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6 电势能和电势_第2课时

免费读1259字2024-07-22

  老师:同学们大家好,我是北京师范大学附属中学的周围老师。今天我们继续学习电势能和电视。在上一章,我们已经知道了静电场对电荷有力的作用。通过对静电力的研究,我们知道了电场强度这样一个物理量。电场强度是描述电场的重要的物理量。上节课我们又知道了电荷在电场中具有电势能,那么这节课我们将通过对电势能的研究引入电视这样一个概念,它同样是描述电场的重要的物理量。因为要与电场强度做对比,所以首先请大家想一想,我们是用什么方法定义电场强度的。

  老师:下面我们以碘电荷q形成的电场为例,介绍怎么建立电场强度这一概念,等我们在电场中的p点放入了不同的试探电荷Q1和Q2,根据库伦定律,我们知道它们所受的静电力是不同的,所以静电力不能反映电场在这一点的性质。但是如果我们计算静电力和电荷量的比值,会发现这个比值跟试探电荷无关,只与场圆电荷和电场中这点的位置有关,而且在电场中不同的位置这个比值还不同。因此我们将电荷的静电力与电荷量的比值定义为电场强度,用它来描述电场在各点的性质。

  老师:电场强度是用比值法定义的物理量,因为这节课我们将通过电势能的研究类比电场强度,引入新的物理量。所以首先我们来计算云强电厂当中的电势能。请大家做一做下面这个练习,在电场强度为e的云强电场中,沿电场线方向有a、b、c三点,a、b与seed距离分别为L1和L2。

  老师:若规定电荷在c点的电势能为0,求电荷量分别为正q和正nq的试探电荷在a点的电势能。因为已经规定了电荷在c点的电势能为0,所以电荷正q在a点的电势能在数值上就等于将正q由a点移动到c点,静电力所做的功waC。

  老师:从图上可以看出,静电力所做的功为QELE,所以正q在a点的电势能就为QELE。若将正nq由a点移动到c点,静电力所做的功变为n倍,所以它在a点的电势能就为nQ1L1。观察我们的计算结果,我们会发现电势能与三个因素有关,与电荷量成正比,与电场强度成正比,跟a点的位置还有关系。受电场强度的启发,我们可以猜想计算不同的电荷在a点的电势能跟电荷量的比,这个比值是不是就与电荷无关的?所以下面我们计算矢碳电荷正q和正nq在a点的电势能和电荷量的比,会发现它们的比值都为ELE,确实与试探电荷无关,只与电场和a点的位置有关。

  老师:那如果我们将电荷放在电场中,其他的位置是不是还有相同的结果?下面请大家做一做这个练习,计算试探电荷正q和正nq在b点的电势能,以及电势能和电荷量的比值。根据电势能的定义,可以计算出正q在b点的电势能为QEL。二、正NQ的电势能是nQ1L2,电势能是不同的,但是它们电势能和电荷量的比值都为EL。二。如果我在b点放入的是负点电荷,负q在b点有同样的结论吗?下面我们计算负q在b点的电势能。从图上可以看出,将负q由b点移动到c点,静电力做的是负攻,因此负q在b点的电势能是负QEL。二,但是电势能和电的荷量的

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