標籤:電勢能

電荷在電場中由於受電場作用而具有由位置決定的能叫電勢能。既指電荷在電場中具有的能。又指電荷q由電場中某點A到一點B且B點電勢能為零,則電場力做的功等於q在A點具有的電勢能。

1公式

Ep=WAO=q·φA.(Ep表示電勢能,φA表示A點的電勢):
當φA>0時,q>0,則εp>0,q<0,則εp<0;
當φA<0時,q>0,則εp<0,q<0,則εp>0.
Wab=Epa-Epb

2詳細概念

靜電場中的勢能。一點電荷在靜電場中某兩點的電勢能之差等於它以一點移動到另一點時,靜電力所作的功。 故WAB=qEd (E為該點的電場強度,d為沿電場線的距離) ,電勢能是電荷和電場所共有的,具有統一性。
電勢能反映電場和處於其中的電荷共同具有的能量。
電勢能可以由電場力做功求得,因為 W AB=qUAB=q(ΦA- ΦB)=qΦA-qΦB=EA(初) — Eb(末)= -△E,
(Φ為電勢,q為電荷量,U為電勢差,EA(初)、EB(末)為兩個點的電勢能)。
電場力做功跟電勢能變化關係:
WAB>0,△Ep<0,電場力做正功,電勢能減小~轉化成其他形式的能;
WAB<0,△Ep>0,電場力做負功,電勢能增加~其它形式的能轉化成電勢能。
順著電場線,A→B移動,若為正電荷,則WAB>0,則UAB=ΦA-ΦB>0,則Φ↓,則正Ep↓;
若為負電荷,則WAB<0,則UAB=ΦA-ΦB>0,則Φ↓,則負Ep↑。
逆著電場線,B→A移動,若為正電荷,則WBA<0,則UBA=ΦB-ΦA<0,則Φ↑,則正Ep↑;
若為負電荷,則WBA>0,則UBA=ΦB-ΦA<0,則Φ↑,則負Ep↓;
靜電力做的功等於電勢能的減少量。
Wab=Epa-Epb
電勢能公式與電場,處於電場中的電荷及電勢能零點的選擇有關,對於點電荷(電量為q)產生的靜電場,其電勢能與電荷q所處空間位置到點電荷所在位置的距離r有如下關係:We=kQq/r。其中k為常數。
這裡注意沒有負號,和引力勢不同,這是因為引力方向是指向對方的,而當Q,q都是正號時,電場力(庫侖力)是相互排斥的。
電荷在電場中某點的電勢能的大小等於把電荷從該點移到電勢能為零的點,電勢能做的功。

3電勢能大小的判斷方法

1場源電荷判斷法:離場源正電荷越近,試探正電荷的電勢能越大,試探負電荷的電勢能越小
2電場線法:正電荷順著電場線的方向移動時,電勢能逐漸減小,逆著電場線的方向移動時,電勢能逐漸增大
負電荷順著電場線的方向移動時,電勢能逐漸增大,逆著電場線的方向移動時,電勢能逐漸減小
3做功判斷法:無論正負電荷,電場力做正功,電荷的電勢能就一定減小,電場力做負功,電荷的電勢能就一定增加
零勢能處可任意選擇,但在理論研究中,常取無限遠處或大地的電勢能為0.
取無窮遠為電勢零:①正電荷產生的電場中Φ>0,遠離場源電荷Φ↓:移動正檢驗電荷W>0,Ep↓;
移動負檢驗電荷W<0,Ep↑。
②負電荷產生的電場中Φ<0,遠離場源電荷Φ↑:移動正檢驗電荷W<0,Ep↑;
移動負檢驗電荷W>0,Ep↓。
附:
1. 只在電場力作用下:
(1)電場力做正功,電勢能減少,動能增加。即:電能轉化為其它形式能(動能)
(2)電場力做負功,電勢能增加,動能減少。即:其它形式能(動能)轉化為電能
2. 不只受電場力作用:
(1)電場力做正功,電勢能減少,動能如何變化不確定。
(2)電場力做負功,電勢能增加,動能如何變化不確定。
註:電勢能是標量。
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