电势高低、电势能大小的判定

高中物理

1.二.电磁学/1.静电场

2.二.电磁学/1.静电场/E.电势 2100433B

让学生掌握电势高低及电势能大小的判定方法。

1.场源电荷判断法：离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越大,试探负电荷的电势能越小

2.电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大

负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小

3.做功判断法：无论正负电荷,电场力做正功,电荷的电势能就一定减小,电场力做负功,电荷的电势能就一定增加

零势能处可任意选择,但在理论研究中，常取无限远处或大地的电势能为0.

取无穷远为电势零：①正电荷产生的电场中Φ>0,远离场源电荷Φ↓：移动正检验电荷W>0,Ep↓；

移动负检验电荷W<0,Ep↑。

②.负电荷产生的电场中Φ<0,远离场源电荷Φ↑：移动正检验电荷W<0,Ep↑；

移动负检验电荷W>0,Ep↓。

附：

1. 只在电场力作用下：

（1）.电场力做正功，电势能减少，动能增加。即：电能转化为其它形式能（动能）

（2）.电场力做负功，电势能增加，动能减少。即：其它形式能（动能）转化为电能

2. 不只受电场力作用：

（1）电场力做正功，电势能减少，动能如何变化不确定。

（2）电场力做负功，电势能增加，动能如何变化不确定。

注：电势能是标量。

首先，设定零势能面O，

①假定带电量为 q的物体当先所在位置为A，若OA长为d，电场强度为E

（1）如果电场方向（电场线方向）沿OA方向，则物体在A点所具有的电势能为-qEd；

（2）如果电场方向（电场线方向）沿AO方向，则物体在A点所具有的电势能为qEd；

②假定带电量为-q的物体当先所在位置为A，若OA长为d，电场强度为E

（1）如果电场方向（电场线方向）沿OA方向，则物体在A点所具有的电势能为qEd；

（2）如果电场方向（电场线方向）沿AO方向，则物体在A点所具有的电势能为-qEd；2100433B

点电荷电势能

点电荷电场中，点电荷的电势能：

点电荷电势

点电荷电场中，一点的电势：

当φA>0时，q>0,则Ep>0,q<0,则Ep<0;

当φA<0时，q>0,则Ep<0,q<0,则Ep>0.

功

沿电场线正向运动一定距离电场力做的功。

匀强电场或点电荷电场中，点电荷沿电场线正向运动一定距离，电场力做的功：

电势能变化量

（1）电场力做的功与电势能变化量

起点和终点状态静止的点电荷，电场力做功与电势能变化量的关系：

电势能的变化量也可以表示为△Ep=Epb-Epa，因此有Wab=-△Ep 。

（2）动能变化量与电势能变化量

根据能量守恒定律还可以得到，一般情况下，无外力做功的运动电荷，动能变化量与电势能变化量的关系：

如果是外力使电势能增加，那么其他形式的能转化为电势能，外力做正功，电场力做负功，电势能增加；

如果是电场力使物体运动，那么电势能转化为动能，电场力做正功，物体动能增加，电势能减小；

如果是物体运动使电势能增加，那么动能转化为电势能，物体动能减少，电场力做负功，电势能增加。