判断电势能的大小:
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↓。
电势能公式:Ep=WAO=q·φA=qUA(Ep表示电势能,φA表示A点的电势):当φA\u003e0时,q\u003e0,则Ep\u003e0,q\u003c0,则Ep\u003c0;当φA\u003c0时,q\u003e0,则Ep\u003c0,q\u003c0,则Ep\u003e0。Wab=Epa-Epb。
电势能公式:
1、电势能各类公式
(1)电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
(2)势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值)
2、计算电势的方法
一般说来,计算电势的方法有两种。第一种方法是由电势的定义式通过场强的线积分来计算;另一种方法是下面马上就要介绍的电势叠加原理。对不同的带电体系,本质上讲上述两种方法都能够计算出电势,但是选择不同的方法计算的难易程度是大不相同的。
(1)点电荷电场的电势:点电荷电场中任意一点的电势大小,称作点电荷电势公式。公式中视q的正负,电势V可正可负。在正点电荷的电场中,各点电势均为正值,离电荷越远的点,电势越低,与r成反比。在负点电荷的电场中,各点的电势均为负,离电荷越远的点,电势越高,无穷远处电势为零。容易看出,在以点电荷为心的任意球面上电势都是相等的,这些球面都是等势面。
(2)电势的叠加原理:E表示总电场,E1,E2,…为单个点电荷产生的电场。根据电势的定义式,并应用场强叠加原理,电场中a点的电势可表示为上式最后面一个等号右侧被求和的每一个积分分别为各个点电荷单独存时在a点的电势。即有式中Vai是第i个点电荷单独存在时在a点产生的电势。
3、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。在静电学里,电势能(Electric potential energy)是处于电场的电荷分布所具有的势能,与电荷分布在系统内部的组态有关。电势能的单位是焦耳。电势能与电势不同。电势定义为处于电场的电荷所具有的电势能每单位电荷。电势的单位是伏特。