規律總結:怎麼分析電荷的電勢能變化?

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靜電場,電勢能,電勢,電場力的功

電荷在電場中也具有勢能,這種勢能叫做電勢能。當在電場中移動電荷時,電場力會做功,電荷的電勢能也會發生變化。

怎麼分析電荷的電勢能變化呢?

方法1. 看“電勢”

根據電勢能Ep=qφ可知,正電荷在電勢越高的地方電勢能越大,負電荷在電勢越高的地方電勢能越小。只要確定了電勢的高低,就可以分析電勢能的變化,常見思路如下:

規律總結:怎麼分析電荷的電勢能變化?

【示例】兩個負的點電荷分別位於A、B兩處,所帶電荷量大小不同,電荷產生的電場在平面內的電勢分佈如圖所示,圖中實線表示等勢線。

規律總結:怎麼分析電荷的電勢能變化?

(1)正的試探電荷在c點電勢能大,還是在d點電勢能大?

(2)負的試探電荷在a點電勢能大,還是在c點電勢能大?

(3)正的試探電荷從e點沿圖中虛線移到f點的過程中,電勢能怎樣變化?

【分析】因為場源電荷A、B都是負電荷,所以越靠近場源的等勢面電勢越低。

規律總結:怎麼分析電荷的電勢能變化?

(1)因為φc<φd,且試探電荷帶正電,所以根據Ep=qφ可知,試探電荷的電勢能EPc<EPd;

(2)因為φa<φc,且試探電荷帶負電,所以根據Ep=qφ可知,試探電荷的電勢能EPa>EPc;

(3)正的試探電荷從e點沿圖中虛線移到f點的過程中,所經各點的電勢先減小後增加,所以根據Ep=qφ可知,試探電荷的電勢能先減小後增加。

方法2. 看“電場力的功”

電場力做功與電勢能變化之間的關係為:WAB=EpA-EpB,即電場力做多少正功,電勢能就減少多少;電場力做多少負功,電勢能就增加多少。只要確定了電場力的功,就可以分析電勢能的變化,常見思路如下:

規律總結:怎麼分析電荷的電勢能變化?

下面從“電場力的功”的角度,分析一下【示例】中的幾個問題。

【分析】(1)假設將正的試探電荷由c點移至d點——遠離場源,由於場源電荷A、B都是負電荷,所以試探電荷受到的靜電引力做負功,試探電荷的電勢能增加,即EPc<EPd;

(2)假設將負的試探電荷由a點移至c點——遠離場源,則試探電荷受到的靜電斥力做正功,所以試探電荷的電勢能減小,即EPa>EPc;

(3)正的試探電荷從e點沿圖中虛線移到f點的過程中——先靠近後遠離場源,試探電荷受到的靜電力先做正功,後做負功,所以試探電荷的電勢能先減小後增加。

直接從試探電荷的受力、位移和兩者的方向夾角,也可以確定問題(3)中電場力的做功情況,從而判斷試探電荷的電勢能變化,如下圖所示。

規律總結:怎麼分析電荷的電勢能變化?

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怎樣判斷電場中兩點電勢的高低?


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