§5-2 电势能 电势
电势与电势能
电势与电势能电势是电场中某一点的特性，描述了单位正电荷在电场中所受到的势能变化。
电势能则是带电粒子由于位置的改变而具有的能量。
本文将介绍电势和电势能的概念、计算方法以及相关应用。
一、电势的概念与计算电势是一个描述电场中某一点的物理量，用V表示，单位是伏特(V)。
电势是标量，具有大小和正负之分。
正电荷在电势较高的地方具有较高的势能，而负电荷在电势较低的地方具有较高的势能。
电势的计算可以通过公式V = k * Q / r来进行。
其中，V表示电势，k为库仑常数，Q为电荷大小，r为位置与电荷的距离。
二、电势能的概念与计算电势能是带电粒子由于位置相对改变而具有的能量。
带电粒子在电势差下，从一个位置移动到另一个位置时，它所具有的势能的变化即为电势能。
电势能用Ep表示，单位是焦耳(J)。
电势能的计算可以通过公式Ep = q * V来进行。
其中，Ep表示电势能，q为电荷大小，V为电势。
三、电势和电势能的关系电势是电势能的基础。
电势能是基于电势概念计算得出的，它描述了电势在空间中的分布特性。
带电粒子在电势差下具有电势能，而电势能的大小与电势的差值成正比。
具体而言，电势能的计算公式Ep = q * V表明了电势能与电势之间的关系。
当电势差增大时，电势能也相应增大；反之，当电势差减小时，电势能也相应减小。
四、电势与电势能的应用1. 电势和电势能的概念与计算方法在静电学中有广泛的应用。
例如，在电场力计算和电场能量计算中，电势和电势能是重要的物理量。
2. 电势差和电势能差在电路中的应用中起着关键作用。
例如，在电池驱动下的电路中，电势差将带动电荷流动，从而实现电能的转化和利用。
3. 电势和电势能的概念也可以应用于电荷分布问题。
通过计算电势和电势能的分布情况，可以得到电场的分布特性，进而研究电场对电荷的作用力。
总结：电势与电势能是电场中重要的物理概念，它们描述了带电粒子在电场中所具有的特性和能量。
通过计算电势和电势能，可以深入理解电场的分布和电势的变化，进而应用于各种静电学和电路问题中。
电势能和电势课件
点拨:本题是圆周运动的力电综合问题,解决问题的方法是作好
两个分析,一是受力分析,二是运动分析,然后确定利用什么物理规律
来求解。
解析:(1)在 A 点,小球在水平方向只受静电力作用,根据圆周运
动规律得
2
qE=
所以小球在 A 点的速度 vA=
。
(2)在小球从 A 到 B 的过程中,根据动能定理,静电力做的正功
是中垂线上的两点,OA<OB,用EA、EB和φA、φB分别表示A、B两点
的电场强度和电势,则(
)
A.EA一定大于EB,φA一定大于φB
B.EA不一定大于EB,φA一定大于φB
C.EA一定大于EB,φA不一定大于φB
D.EA不一定大于EB,φA不一定大于φB
点拨:根据两个带等量正电荷的点电荷的电场线的分布图可解决
大 电势能 Ep 与它的电荷量 q 的比值
(2)E=
小 (2)φ=
E
F
, 在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能, 在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力
q
q
矢
标 标量
矢量
性
单
V(J/C)
N/C
位
(1)电势沿着电场强度的方向降低
联
(2)大小之间不存在任何关系,电势为零的点,电场强度不一定为零;电势高的地方,电场强度不一定大;电场
点拨:根据粒子的运动轨迹可确定粒子所受静电力方向,则可知
电场线的方向,判断出电势高低,即可得电势能的大小。
解析:无论粒子从A点还是从B点射入电场,由于运动轨迹向下弯
曲,说明粒子受静电力方向向下,可判明电场线的方向向上而不是
向下,A错误;粒子既可能从A点运动到B点,也可能从B点运动到A
《电势能和电势》课件
电势差和电场的应用
4
强度有关，根据电势差的定义可以求 出电场强度。
电势差可用于求电场的强度、方向和 分布；电势差还可用于判断电势的大 小和正负，而电势的大小反映电场的
强度。
总结
学习重点
1.电势能的定义和计算；2.电势的定义和计 算；3.电势能和电势与电场的关系。
与电势能和电势相关的学科与职业 介绍
电势能
1
点电荷电势能的定义与计算
由于电荷在电场内相互作用而形成的场态能，可表示为Φ = KQ/r(K为常数，Q为 电量，r为距离)
2
常见电荷分布情况下电势能的计算方法
1. 板电容器的电势能；2. 点电荷分布的电势能；3. 一般电荷分布情况下的电势能。
3
电势差和电场强度的关系
电势差是由感应电场或静电场做功所产生的，在电场中电势差等于电势能变化率。
物理学，电力工程师，计算机工程师，电子 工程师，机械工程师。
学习难点
常见电荷分布情况下电势和电势能的计算方 法；电势差和电场的应用。
课后作业及参考答案
1. 计算一个点电荷受到的电势能；2. 计算常 见电荷分布情况下的电势；3. 探究不同电场 中电势能与电势的变化规律。
相关应用
1
电势能和电势与电场的关系
在电场中，电势是一种描述电荷在不
电势能表达式的应用
2
同位置具有的电场能量状态的物理量， 而电势能是一种感性的能量概念，用
利用电势能公式求电荷电势能，可以
来描述电荷在电场中的能量状态。
解决电荷在电场中受力运动的问题。
3
电势能变化与电场强度的关系
电势能的变化等于做功量，与电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的
《电势能和电势》PPT课 件
高二物理电势能和电势
高二物理电势能和电势————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第4节电势能和电势.要点一判断电势高低的方法电场具有力的性质和能的性质，描述电场的物理量有电势、电势能、静电力、静电力做功等，为了更好地描述电场，还有电场线、等势面等概念，可以从多个角度判断电势高低．1．在正电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，在负电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越低．2．电势的正负．若以无穷远处电势为零，则正点电荷周围各点电势为正，负点电荷周围各点电势为负．3．利用电场线判断电势高低．沿电场线的方向电势越来越低．4．根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断．只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移向电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点．但它们都是由电势能高的点移向电势能低的点．要点二理解等势面及其与电场线的关系1．电场线总是与等势面垂直的(因为如果电场线与等势面不垂直，电场在等势面上就有分量，在等势面上移动电荷，静电力就会做功)，因此，电荷沿电场线移动，静电力必定做功，而电荷沿等势面移动，静电力必定不做功．2．在同一电场中，等差等势面的疏密也反映了电场的强弱，等势面密处，电场线密，电场也强，反之则弱．3．已知等势面，可以画出电场线；已知电场线，也可以画出等势面．4．电场线反映了电场的分布情况，它是一簇带箭头的不闭合的有向曲线，而等势面是一系列的电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不封闭的．要点三等势面的特点和应用1．特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功．(2)在空间没有电荷的地方两等势面不相交．(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集．在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏．(5)等势面是虚拟的，为描述电场的性质而假想的面．2．应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别．(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况．(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布．(4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小.1.重力做功和静电力做功的异同点如何？重力做功静电力做功相似点重力对物体做正功，物体重力势能减少，重力对物体做负功，物体重力势能增加．其数值与路径无关，只与始末位置有关静电力对电荷做正功，电荷电势能减少，静电力对电荷做负功，电荷电势能增加．其数值与路径无关，只与始末位置有关不同点重力只有引力，正、负功比较容易判断．例如，物体上升，重力做负功由于存在两种电荷，静电力做功和重力做功有很大差异．例如：在同一电场中沿同一方向移动正电荷与移动负电荷，电荷电势能的变化是相反的，静电力做功的正负也是相反的应用由重力做功的特点引入重力势能由静电力做功的特点引入了电势能2.电势和电势能的区别和联系是什么？电势φ电势能E p物理意义反映电场的能的性质的物理量，即已知电势就可以知道任意电荷在该点的电势能电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟检验电荷q无关电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的大小 正负电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值；某点的电势低于零者，为负值 正点电荷(＋q )：电势能的正负跟电势的正负相同．负点电荷(－q )：电势能的正负跟电势的正负相反单位 伏特V 焦耳J 联系φ＝E pqE p ＝qφ3.常见电场等势面和电场线的图示应该怎样画？(1)点电荷电场：等势面是以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏，如图1－4－5所示．图1－4－5(2)等量异种点电荷的电场：是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个等势面．如图1－4－6所示．在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低，φA >φA ′；在中垂线上φB ＝φB ′.图1－4－6(3)等量同种点电荷的电场：是两簇对称曲面，如图1－4－7所示，在AA′线上O点电势最低；在中垂线上O点电势最高，向两侧电势逐渐降低，A、A′和B、B′对称等势．图1－4－7(4)匀强电场：等势面是与电场线垂直、间隔相等、相互平行的一簇平面，如图1－4－8所示．图1－4－8一、电势能【例1】下列关于电荷的电势能的说法正确的是()A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少答案 D解析电荷的电势能与电场强度无直接关系，A、B错误；如果电荷的初速度为零，电荷只在静电力的作用下，做加速运动，电荷的电势能转化为动能，电势能减少，但如果电荷的初速度不为零，电荷可能在静电力的作用下，先做减速运动，这样静电力对电荷做负功，电荷的动能转化为电势能，电势能增加，所以C错误，D正确．二、判断电势的高低【例2】在静电场中，把一个电荷量为q＝2.0×10－5 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是________．答案φN>φM>φP解析首先画一条电场线,如上图所示.在中间位置附近画一点作为M点.因为由M→N静电力做正功,而负电荷所受静电力与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧．由N→P静电力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0×10－3 J>6.0×10－4 J，所以肯定移过了M点，即P点位于M点右侧．这样，M、N、P三点电势的高低关系是φN>φM>φP.1.有一电场的电场线如图1－4－9所示，图1－4－9电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用E A、E B和φA、φB表示，则()A．E A>E B，φA>φBB．E A>E B，φA<φBC．E A<E B，φA>φBD．E A<E B，φA<φB答案 D2．有关电场，下列说法正确的是()A．某点的电场强度大，该点的电势一定高B．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大C．某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零D．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零答案 D3．将一个电荷量为－2×10－8C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功4×10－8 J，则M点电势φM＝________ V．若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×10－8 J，则N点电势φN＝________ V，MN两点间的电势差U MN＝________ V.答案－25－7解析本题可以根据电势差和电势的定义式解决．由W SM＝qU SM得U SM＝W SMq ＝－4×10－8－2×10－8V＝2 V而U SM＝φS－φM，所以φM＝φS－U SM＝(0－2) V＝－2 V由W MN＝qU MN得U MN＝W MNq ＝14×10－8－2×10－8V＝－7 V而U MN＝φM－φN，所以φN＝φM－U MN＝[－2－(－7)] V＝5 V4．如图1－4－10所示．图1－4－10(1)在图甲中，若规定E p A＝0，则E p B________0(填“>”“＝”或“<”)．试分析静电力做功情况及相应的电势能变化情况．答案(1)<(2)见解析解析(1)A→B移动正电荷，W AB>0，故E p A>E p B，若E p A＝0，则E p B<0. (2)甲中从A→B移动负电荷，W AB<0，E p A<E p B乙中从B→A移动负电荷，W AB>0，E p A<E p B.题型一静电力做功和电势能变化之间的关系如图1所示，图1把电荷量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能__________(选填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势U A＝15 V，B点的电势U B＝10 V，则此过程中静电力做的功为________ J.思维步步高电势能变化和静电力做功有什么关系？负电荷从A点移动到B，静电力做正功还是负功？静电力做功和电势能的变化在数值上有什么关系？解析将电荷从电场中的A点移到B点，静电力做负功，其电势能增加；A点的电势能为E p A＝qU A，B点的电势能为E p B＝qU B，静电力做功等于电势能变化量的相反数，即W ＝E p A－E p B＝－2.5×10－8 J.答案增加－2.5×10－8 J拓展探究如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5×10－9 C，电势能怎么变化？静电力做功如何？答案减少 2.5×10－8 J增加－2.5×10－8 J解析如果把该电荷从B点移动到A点，静电力做正功，电势能减少．静电力做功为2.5×10－8J；如果电荷的带电性质为正电荷，从B点移动到A点，静电力做负功，电势能增加了，静电力做负功，数值为－2.5×10－8 J.电场中的功能关系：①静电力做功是电荷电势能变化的量度，具体来讲，静电力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功时，电荷的电势能增加，并且，电势能增加或减少的数值等于静电力做功的数值．②电荷仅受静电力作用时，电荷的电势能与动能之和守恒．③电荷仅受静电力和重力作用时，电荷的电势能与机械能之和守恒. 题型二 电场中的功能关系质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”)；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F 与它们之间的距离r 的关系为F ＝⎩⎪⎨⎪⎧0，0<r <r 1，－F 0，r 1≤r ≤r 2，0，r >r 2.式中F 0为大于零的常量，负号表示引力．用U 表示夸克间的势能，令U 0＝F 0(r 2－r 1)，取无穷远为零势能点．下列U －r 图示中正确的是( )思维步步高零势能面的规定有何用处？无穷远处的势能和r＝r2处的势能是否相同？当r<r1之后势能怎么变化？解析从无穷远处电势为零开始到r＝r2位置，势能恒定为零，在r＝r2到r＝r1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此过程图象为A、B选项中所示；r<r1之后势能不变，恒定为－U0，由引力做功等于势能减少量，故U0＝F0(r2－r1)．答案 B拓展探究空间存在竖直向上的匀强电场，图2质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内()A．重力做的功相等B．静电力做的功相等C．静电力做的功大于重力做的功D．静电力做的功小于重力做的功答案 C解析根据微粒的运动轨迹可知静电力大于重力，故选项C正确．由于微粒做曲线运动，故在相等时间间隔内，微粒的位移不相等，故选项A、B错误．电势能大小的判断方法：①利用E p＝qφ来进行判断，电势能的正负号是表示大小的，在应用时把电荷量和电势都带上正负号进行分析判断．②利用做功的正负来判断，不管正电荷还是负电荷，静电力对电荷做正功，电势能减少；静电力对电荷做负功，电势能增加.一、选择题1．一点电荷仅受静电力作用，由A点无初速释放，先后经过电场中的B点和C点．点电荷在A、B、C三点的电势能分别用E A、E B、E C表示，则E A、E B和E C间的关系可能是() A．E A>E B>E C B．E A<E B<E CC．E A<E C<E B D．E A>E C>E B答案AD解析点电荷在仅受静电力作用的情况下，动能和电势能相互转化，动能最小时，电势能最大，故E A≥E B，E A≥E C，A、D正确．2．如图3所示电场中A、B两点，图3则下列说法正确的是()A．电势φA>φB，场强E A>E BB．电势φA>φB，场强E A<E BC．将电荷＋q从A点移到B点静电力做了正功D．将电荷－q分别放在A、B两点时具有的电势能E p A>E p B答案BC解析场强是描述静电力的性质的物理量；电势是描述电场能的性质的物理量，二者无必然的联系．场强大的地方电势不一定大，电势大的地方，场强不一定大，另根据公式E p ＝φq知，负电荷在电势低的地方电势能反而大．3．如图4所示，图4某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是() A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，静电力做正功答案AC解析由图示电场线的分布示意图可知，MN所在直线的电场线方向由M指向N，则M 点电势一定高于N点电势；由于N点所在处电场线分布密，所以N点场强大于M点场强；正电荷在电势高处电势能大，故在M点电势能大于在N点电势能；电子从M点移动到N点，静电力做负功．综上所述，A、C选项正确．4．两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时()A．静电力做正功，电势能增加B．静电力做负功，电势能增加C．静电力做负功，电势能减少D．静电力做正功，电势能减少答案 B解析异种电荷之间是引力，距离增大时，引力做负功，电势能增加．5．如图5所示，图5O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小()A．φO＝φP，E O>E PB．φO＝φP，E O＝E PC．φO>φP，E O＝E PD．φO＝φP，E O<E P答案 A6．在图6中虚线表示某一电场的等势面，图6现在用外力将负点电荷q从a点沿直线aOb匀速移动到b，图中cd为O点等势面的切线，则当电荷通过O点时外力的方向()A．平行于abB．平行于cdC．垂直于abD．垂直于cd答案 D7．如图7所示，图7固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ<NQ.下列叙述正确的是()A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点；则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变答案AD解析 由点电荷产生的电场的特点可知，M 点的电势高，N 点的电势低，所以正电荷从M 点到N 点，静电力做正功，电势能减少，故A 对，B 错；负电荷由M 点到N 点，克服静电力做功，电势能增加，故C 错；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M 点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故D 对．二、计算论述题 8．如图8所示，图8平行板电容器两极板间有场强为E 的匀强电场，且带正电的极板接地．一质量为m 、电荷量为＋q 的带电粒子(不计重力)从x 轴上坐标为x 0处静止释放．(1)求该粒子在x 0处的电势能E p x 0.(2)试从牛顿第二定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变．答案 (1)－qEx 0 (2)见解析解析 (1)粒子由x 0到O 处静电力做的功为： W 电＝－qEx 0① W 电＝－(0－E p x 0)② 联立①②得：E p x 0＝－qEx 0(2)在x 轴上任取两点x 1、x 2，速度分别为v 1、v 2. F ＝qE ＝mav 22－v 21＝2a (x 2－x 1)联立得 12m v 22－12m v 21＝qE (x 2－x 1) 所以12m v 22＋(－qEx 2)＝12m v 21＋(－qEx 1) 即E k2＋E p2＝E k1＋E p1故在其运动过程中，其动能和势能之和保持不变． 9.图9一根对称的“∧”型玻璃管置于竖直平面内，管所在的空间有竖直向上的匀强电场E.质量为m、带电荷量为＋q的小球在管内从A点由静止开始沿管向上运动，且与管壁的动摩擦因数为μ，管AB长为l，小球在B端与管作用没有能量损失，管与水平面夹角为θ，如图9所示．求从A开始，小球运动的总路程是多少？答案l tan θμ解析由题意知小球所受合力沿玻璃管斜向上，即qE sin θ>mg sin θ＋F f，小球所受管壁弹力垂直管壁向下，作出受力分析如右图所示．小球最终静止在“∧”形顶端，设小球运动的总路程为x，由动能定理知：qEl sin θ－mgl sin θ－μ(qE cos θ－mg cos θ)x＝0，解得x＝l tan θμ.10．如图10所示，图10一绝缘细圆环半径为r ，其环面固定在水平面上，场强为E 的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量＋q ，质量为m 的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经A 点时速度v A 的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用．(1)求小环运动到A 点的速度v A 是多少？(2)当小球运动到与A 点对称的B 点时，小球对圆环在水平方向的作用力F B 是多少？答案 (1) qErm(2)6qE解析 (1)小球在A 点时所受的静电力充当向心力，由牛顿第二定律得：qE ＝m v 2Ar解得v A ＝ qErm(2)21在B 点小球受力如右图所示，小球由A 运动到B 的过程中，根据动能定理qE·2r=221122B A mu mu - 在B 点，FB 、qE 的合力充当向心力：2B B u F qE m r-=,得6B F qE =。
5_2电势能 电势 电势差
物理 （通用类）
电荷在电场中的什么位置具有的电势能多呢？ 我们知道，在地球表面，只在重力的作用下，高处的物体总是向低处运 动。也可以说，物体只在重力的作用下，总是从重力势能大的位置向重力势 能小的位置运动。在电场中的情况与此类似：
物理 （通用类）
在如下所示的电场中，一个放在 A 点的正电荷，如果它只受电场力 F 的作用，那么，它将向 B 点移动。因此，我们可以判断出：正电荷在 A 点的电势能大，在 B 点的电势能小。
V=
Ep q
电势V 是标量，它的SI单位是伏（V）。 电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断：沿着电场线的方向， 电势越来越低。
物理 （通用类）
电场中的电势与地球上的高度一样，都是相对的。要确定某一点的电势， 首先要选择一个零电势点。零电势点的选取可以是任意的。实践中，常选取 大地或仪器的公共地线的电势为零。
E=
U AB d
上式说明，在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向单位 距离上的电势差。
物理 （通用类）
[例题] 如下图所示，两块平行的金属板A、B相距3.0 cm，用60 V的直流 电源使两板分别带电，两板之间的匀强电场的电场强度为多大？方向如何？
分析 两块平行的带异种电荷的金属板之间的电场是匀强电场。已知两 板间的电势差和两板间的距离，利用匀强电场中电场强度和电势差的关系， 即可求出其中电场强度。电场强度的方向由正极板指向负极板。 解 由匀强电场中电场强度和电势差的关系式得
物理 （通用类）
由 Ep = qV 可知，对于一个正电荷来说，在电势高处，电势能大；在电 势低处，电势能小。而对于负电荷来说，情况正好相反，在电势高处，电势 能小；在电势低处，电势能大。
物理 （通用类）
高中物理选修课件电势能和电势
电势能与电势实验验证
电势能实验
通过测量电荷在电场中不同位置的电势能，可以验证电势能公式的正确性。实验中可以通过测量电荷在电场中的 受力情况，从而得到电势能的变化情况。
电势实验
通过测量电场中不同位置的电势，可以验证电势公式的正确性。实验中可以利用电势差计等仪器测量电势差，从 而得到电势的分布情况。同时，也可以通过测量电荷在电场中的移动情况来间接验证电势公式的正确性。
能量转化效率
不同的电化学过程具有不同的能量转化效率。一些过程能够高效地转化 电能为化学能或其他形式的能量，而另一些过程则可能存在较大的能量 损失。
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PART 06
总结与展望
REPORTING
课程总结
电势能概念
电势能是电荷在电场中具有的势能，与电荷的位 置和电场强度有关。通过本课程的学习，学生应 能熟练掌握电势能的定义、计算公式及其物理意 义。
REPORTING
恒定电流通过导体时产生焦耳热与电势能变化
焦耳热产生
当恒定电流通过导体时，自由电 荷在导体内部定向移动会与导体 原子发生碰撞，将部分电能转化
为内能，产生焦耳热。
电势能降低
在电流通过导体的过程中，自由 电荷从高电势处向低电势处移动
，电势能逐渐降低。
能量守恒
虽然电势能降低，但根据能量守 恒定律，减少的电势能转化为导 体的内能（焦耳热）和其他形式
电势能具有相对性
电势能的大小与所选取的 零电势点有关。
电势能是标量
电势能没有方向，只有大 小。
电势能可以叠加
多个点电荷在电场中某点 的电势能等于各个点电荷 在该点电势能的代数和。
XX
PART 02
电势基本概念
REPORTING
电势能和电势
a Ｍ b F N
电荷由A点运动到B点 A
E
B
正电荷
电场力 做功
负电荷 负功
正功
电势能 变化
减少
增加
电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关
1、定义： 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量 的比值，叫做这一点的电势。
EP 2、定义式： q
3、单位：伏特（V） 4、电势是标量，只有大小，没有方向
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和 物体之间存在的吸引力 有重力就有重力势能Ep= mgh Ep由物体和地面间的相对 位置决定 重力做功，重力势能改变 电场中，电场力：电荷之 间的作用力 有电场力就有相应的能， 叫电势能EP EP由电荷间的相对位置决定
电场力作功，电势能改变
电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加
BC
B
A
类比地理等高线
等势面越密集的地方， 电场强度越大。
关于等势面，正确的说法是（ CD ） A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不 做功 B．等势面上各点的场强大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示， 其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某电场线与 这簇等势面的交点，且ab=bc.现将一负电荷由a移到b， 电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则 （ ）C A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3 B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3 C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3 D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3 1 2 3
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?
E + F
在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获 得一定的速度,试探电荷的动能增加.
高三物理电势能和电势知识点
高三物理电势能和电势知识点电势能和电势是物理学中重要的概念，用于描述物体与电场之间的相互作用关系。
本文将介绍高三物理中与电势能和电势相关的知识点。
一、电势能的概念和计算公式电势能指的是电荷在电场中由于位置变化而具有的能量。
当电荷在电场中从位置A移动到位置B时，若电势能增加，则表示电场对电荷做了正功；若电势能减少，则表示电场对电荷做了负功。
电势能的计算公式为：电势能（E）= 电荷量（q） ×电势差（V）其中，电荷量的单位是库仑（C），电势差的单位是伏特（V）。
二、电势的概念和计算方法电势是描述点电荷在电场中的能量状态的物理量。
单位正电荷在某点处所具有的电势称为该点的电势。
电势的计算方法：1. 对于点电荷：电势（V）= 电荷量（q） / 距离（r）2. 对于电偶极子：电势（V）= 电偶极子电荷的大小（p） ×对电偶极子中心点到观察点的距离（r）/ (4πε₀)其中，距离的单位是米（m），电荷量和电偶极子电荷的大小的单位都是库仑（C）。
三、电势差和电场强度的关系电场强度（E）是描述电场作用效果的物理量，表示单位正电荷所受到的电场力大小。
电势差（V）则是描述电场内电势的差异。
电势差和电场强度的关系公式为：电势差（V）= 电场强度（E） ×距离（d）其中，距离的单位是米（m），电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C）。
四、电势能和电势的关系电势能和电势之间存在着密切的关系。
根据物理学原理，电势能的变化量等于该电点电荷在电场中移动的路径上电场力的积分，即：ΔE = ∫F·ds而根据电势的定义，电势差等于单位正电荷在电场中移动的路径上的电场力的积分，即：ΔV = ∫E·ds由此可得：ΔE = q × ΔV五、电势能和电势的图像表示电势能和电势可以通过图像来表示。
1. 电势能图像：电势能图像通常是一个随着变量的变化而变化的曲线。
在绘制电势能图像时，通常将x轴表示为某一变量（如距离）的变化范围，y轴表示电势能的变化。
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课堂小结和双边活动
老师学生双边活动进行总结
八
作业
复习 习题 §5-2 预习 5-2-3 5-2-4 §5-3
四
电势差
电场中任意两点间电势之差叫做电势差。
Uab=Va-Vb （8-9） 电势差的单位也是伏特。电势差与零电势点选择无关。 根据 （式 8-8）有 EP=qV 例如中图 8-10 中， EPa=qVa EPb=qVb Wab=EPa-EPb= qVa- qVb=q（Va-Vb）=q Uab 所以， Wab=q Uab （8-10） 讨论（8-9） （8-10）两式
三
电势
我们把一个正的试验电荷+q 先后放在图 8-10 的电场中的 a,b 两点。电势能不同。 在同一点上，
电势和场强是电 磁学中两个最重 要的两个概念。
E Pa 2 E Pa nE Pa 恒量 q 2q nq
与 q 无关。
在不同的点上 a,b 各点这个恒量的值不同。近处受到的力大，这个恒量 也大，这里的电势也大。用这一恒量来表示电场中某一点的 电势。 试验电荷在电场中某点所具有的电势能 EP 和它电量 q 的 比值，叫做该点的电势。
（组织教学）引入新课
上一节从电荷在电场中受到力作用出发，研究了电场的 性质，引入了电场强度的概念。下面再从能量的角度来研究 电场的另一性质，电势的概念。
二
电势能
设想的下图，说明 q 具有了做功能力。物体受到重力具 有重力势能。电荷在电场中受到电场力，因而具有电势能 对电势能的理解 是关键。
Q
q
F
（设想 q 拉动物体做功） 物体下落时，重力对物体做正功，物体重力势能减少； 物体上升时，重力做负功，重力势能增加。(WG=Ep1-Ep2) 与此类似，在电场中移动电荷时，电场力对电荷做正功 时，电荷的势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷的势能 增加；电势能减少量总等于电场力对电荷做的功。 Wab=EPa-EPb （8-6）
V
Ep q
（8-8）
在国际单位制中，电势的单位是伏特（V，伏） 。如果电 量为 1 库的电荷，在电场中某点的电势能为 1 焦耳，这一点 的电势为 1 伏。 1 伏=1 焦/库 电势是标量。它跟电势能一样，也是一相对量。零电势 点的选取同零电势能的选取是一致的。 在正电荷 Q 的电场中，各点的电势都是正值，而且越靠 近正电荷的地方，电势越高。 在负电荷 Q 的电场中，各点的电势都是负值，而且越靠 近负电荷的地方，电势越低。
五
例题 1
在图 8-10 的电场中分别放入一正、负电荷 q，试 问在电场的作用下，正、负电荷如何动？它们的电势能如何 变化？ （展开讨论）
六
例题 2
在图 8-11 的电场中，在 a 点的电势是-40V，b 点 的电势是-20V， 今使电量为 1.6×10-19C 的正、 负电荷由点 b 移到点 a£
教 学 课 的
课 类
题 型
§5-2
电势能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电势
新授课（45 分钟）
教 学 对 象
一年级职业中专生
教学目的和要求 教 学 教 学 重 难 点 点
理解电势能和电势差的概念，了解电势的概念，能分析和计算电场 中移动电荷做功时电势能的变化。 电势能、电势和电势差的概念 电势能、电势和电势差的理解
教 具 和 仪 器 序 号 一 教 学 过 程 （教 学 内 容） 说明（提醒）
【解】
Va=-40V ， Vb=-20V ， q=1.6×10-19C ， q’=-1.6×10-19C 电场力对正电荷做功 Wba= q（Vb-Va）=1.6×10-19×（-20+40）=3.2×10-18J 电场力对负电荷做功 Wba= q（Vb-Va）=-1.6×10-19×（-20+40）=-3.2×10-18J 七
a
b
a
b
图 8-10
图 8-11
同重力势能一样，电势能也是一相对的量，只有先定零 势能的位置后，才能确定电荷在其他位置的电势能。 零势能的位置的选取是任意的，在点电荷的电场中，理 论上常取无穷远处为零势能，即电荷在该处的电势能为 零。 在式（8-6）中，若选点 b 处电势能为零，即 EPb=0，那么 Wab=EPa 可见，电荷在电场中某点的电势能，在数值上等于把它从该 点移到零势能处或无穷远处时电场力所做的功。 分析+q、 -q 在图 8-10 和图 8-11 的势能情况。 （过程略）