力学中我们研究其中心问题——力和运动的关系时,是分别从动力学和能量两个角度来进行的
现在电学中我们要深刻认识电场的性质,也要采用类似的方法
前面三节内容我们已经从电荷在电场中受力作用——“电场具有力的性质”的角度研究了电场的性质,并且引入“电场强度”去描述电场的这种性质;那么从能量的角度来看,电场又有什么性质呢
我们知道,若把一个试探电荷放入电场中,它将在静电力的作用下做加速运动,从而获得一定的动能,这是静电力做功的结果,显然要研究电场的能的性质,首先就要研究静电力的作功问题
1、静电力做功的特点:如图所示,一带电量为+q的试探电荷放在场强为E的匀强电场中,它在电场力的作用下从A点移到B点
则电场力所做的功为:ABEqEθ123C沿着路径“1”时:W1=qE·AB·cosθ沿着路径“2”时:W2=qE·AB·cosθ沿着路径“3”时:W3=qE·AB·cosθ=qE·AC电场力所做的功只跟始末位置有关,而与电荷移动的路径无关
在必修物理中我们学过,正是由于重力做功与路径无关,故质量为m的物体在重力场中具有一定的重力势能;同样的道理,电场力做功也与路径无关,所以电量为q的带电体在电场中也应该具有一定的“电势能”
(1)电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加
即:WWABAB=E=EPAPA-E-EPBPB(2)电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移到零势能点时所做的功
通常取“无限远处或大地”的电势能为零
2、电势能:电荷q在电场中具有的由电荷间的相互作用而产生的势能
(3)电势能是标量
正负表示大小不表方向例1.右图中MN为电场中某一条电场线方向向右,在线取两点a、b今将一电荷+q从a移到b则()A
电场力做正功,+q的电势能增加;B
电场力做负功,+q的电势能增加;C
电场力做正功,+q的电势能减少;D
电场力做负功,+q的电势能减少