第四节、电势能和电势

一、静电力做功的特点

让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。

W=F|AB|=qE|AB| W=F|AB|cosθ=qE|AB| W=W1+W2+W3+……

其中F=qE|AM|

分析三种情况下的做功的数据结果，结合具体的问题情景，从中找到共同点和不同点，联系前面所学的知识，归纳得出相关的物理知识。从中发现问题和知识结论。

结论：静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关，与电荷经过的路径无关。

拓展：该特点对于非匀强电场中也是成立的。

二、电势能

寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢?属于什么能?

(移动物体时重力做的功与路径无关同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。)

思考：静电力做功也与路径无关，是否隶属势能?我们可以给它一个物理名称吗?

1.电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。电势能用Ep表示。

【思考与讨论】 如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢?

2.讨论：静电力做功与电势能变化的关系

通过知识的类比，让学生能从中感受到新知识的得出也可以通过已有获取。

静电力做的功等于电势能的变化。

功是能量变化的量度。

电场力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而他们总量保持不变。

WAB=-(EpB-EpA)=EpA-EP

【思考讨论】对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况：

正电荷从A运动到B做正功，即有WAB>0，则EpA>EpB，电势能减少。

●正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。

负电荷从A运动到B做正功，即有WAB<0，则EpA>EpB，电势能增加。

●负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐降低。

对此分析得出：电势能为系统所有，与重力势能相类似。

3.求电荷在某点处具有的电势能

问题讨论：在上面讨论的问题中，请分析求出A点的电势能为多少?

学生思考后无法直接求出，不妨就此激励学生，并提出类比方法。

类比分析：如何求出A点的重力势能呢?进而联系到电势能的求法。

则 EpA=WAB (以B为电势能零点)

电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置撕所做的功。