第2节电场能的性质教材梳理·自主预习知识梳理一、电场力的功与电势能1.电场力做功(1)特点:电场力做功与重力做功相似,均与路径无关,只与始末位置有关.(2)计算方法①W=qEd,只适用于匀强电场,其中d为沿电场方向的距离.②WAB=qUAB,适用于任何电场.2.电势能(1)定义:电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的参考点的过程中场力所做的功.(2)电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减小量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp.(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷离场源电荷无穷远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面的电势能规定为零.二、电势与等势面1.电势(1)定义与定义式:电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值,若用Ep表示电荷q在电场中某点A的电势能,A表示该点的电势,则A=.(2)矢标性:电势是标量,有正负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低).(3)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同.(4)电场中电场强度为零的位置电势不一定为零;电场强度相同的区域电势不一定相同.自主探究根据电场线来判断电场中的两点电势的高低.(1)M,N是同一条电场线上的两点,哪点电势高?(2)M,P是同一电场中不在同一条电场线上的两点,哪点电势高?答案:(1)使正试探电荷沿着电场线由M点移向N点,电场力做正功,它的电势能逐渐减小,电势逐渐降低,所以M点电势比N点电势高.(2)使正试探电荷由M点移向P点,电场力做正功,它的电势能减小,电势降低,所以M点电势比P点电势高.2.等势面(1)定义:电场中电势相等的点构成的面.(2)特点①等势面一定与电场线垂直.②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功.③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面.④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小.三、电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系1.电势差(1)定义:设电场中A点的电势为A,B点的电势为B,则UAB=A-B,电势差在电路中也称为电压,用符号U表示.(2)电势差与电场力做功的关系:WAB=qUAB.(3)电势差是标量,但有正、负之分,正负表示两点电势的高低,如UAB为正(负),表示A点电势高于(低于)B点电势.(4)影响因素:电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关,与零电势点的选取无关.2.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)电势差与电场强度的关系式:E=,其中d为电场中两点间沿电场方向的距离.(2)公式只适用于匀强电场.(3)电场强度的方向是电势降低最快的方向.知识解读如图,匀强电场的电场强度为E,电荷q从A点移动到B点,静电力做的功W与A,B两点的电势差UAB的关系为W=qUAB,从q所受的静电力来计算功.F=qE,电荷q所受的静电力F是一个恒力,它所做的功为W=Fd=qEd,得到UAB=Ed.小题检测1.思考判断(1)电场力做功与重力做功相似,均与路径无关.(√)(2)电势差是一个矢量,有正值和负值之分.(×)(3)A,B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功.(×)(4)电场强度处处为零的区域内,电势一定也处处为零.(×)(5)正电荷沿电场线方向移动时,电势能一定减少.(√)2.关于静电场,下列说法正确的是(D)A.电势等于零的物体一定不带电B.电场强度为零的点,电势一定为零C.同一电场线上的各点,电势一定相等D.负电荷沿电场线的方向移动时,电势能一定增加解析:静电场中,电势具有相对性,电势的零点是人为选取的,故电势等于零的物体可能不带电,也可能带电,选项A错误;电场强度为零的点电势不一定为零,如等量同种点电荷连线的中点,选项B错误;沿电场线方向电势一定降低,故C错误;负电荷沿电场线的方向移动,所受到的电场力沿电场线的反方向与位移的方向相反,则电场力对负电荷做负功,其电势能增大(W电=-ΔEp),故D正确.3.如图所示,回答以下问题.(1)A,B哪点的电势比较高?负电荷在哪点的电势能比较大?(2)负电荷由B移动到A时,静电力做正功还是负功?(3)A,B两点的电势差UAB是正的还是负的?UBA呢?答案:(1)B点的电势高于A点的电势;把负电荷从A移到B,静电力做正功,电势能减少,负电荷在A点的电势能较大.(2)负电荷从B移动到A时,静电力做负功.(3)UAB是负的;UBA是正的.考点研习·感悟提升考点一电势高低、电势能大小的判断1.电势高低的判断判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向电势逐渐降低依据...
