2015年環(huán)保工程師基礎(chǔ)知識(shí):電勢(shì)能
定義:電荷在電場(chǎng)中由于受電場(chǎng)作用而具有由位置決定的能叫電勢(shì)能。
也可以這樣定義:
(1)電荷在電場(chǎng)中具有的能。
(2)電荷q由電場(chǎng)中某點(diǎn)A移到參考點(diǎn)O,電場(chǎng)力做的功等于q在A點(diǎn)具有的電勢(shì)能。
公式:Ep=WAO=q?φA.(Ep表示電勢(shì)能):
當(dāng)φA>0時(shí),q>0,則Ep>0,q<0,則Ep<0;
當(dāng)φA<0時(shí),q>0,則Ep<0,q<0,則Ep>0.
靜電場(chǎng)中的勢(shì)能。一點(diǎn)電荷在靜電場(chǎng)中某兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差等于它以一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí),靜電力所作的功。
電勢(shì)能反映電場(chǎng)和處于其中的電荷共同具有的能量。
電勢(shì)能可以由電場(chǎng)力做功求得,因?yàn)?W AB=qUAB=q(ΦA(chǔ)- ΦB)=qΦA(chǔ)-qΦB=EA(初) ― Eb(末)= -△E,
(EA(初)、EB(末)為兩個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)能)。
電場(chǎng)力做功跟電勢(shì)能變化關(guān)系:
WAB>0,△Ep<0,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小~轉(zhuǎn)化成其他形式的能;
WAB<0,△Ep>0,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加~其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能。
順著電場(chǎng)線,A→B移動(dòng),若為正電荷,則WAB>0,則UAB=ΦA(chǔ)-ΦB>0,則Φ↓,則正Ep↓;
若為負(fù)電荷,則WAB<0,則UAB=ΦA(chǔ)-ΦB>0,則Φ↓,則負(fù)Ep↑。
逆著電場(chǎng)線,B→A移動(dòng),若為正電荷,則WAB<0,則UAB=ΦA(chǔ)-ΦB<0,則Φ↑,則正Ep↑;
若為負(fù)電荷,則WAB>0,則UAB=ΦA(chǔ)-ΦB<0,則Φ↑,則負(fù)Ep↓
靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量
Wab=Epa-Epb
電勢(shì)能公式與電場(chǎng),處于電場(chǎng)中的電荷及電勢(shì)能零點(diǎn)的選擇有關(guān),對(duì)于點(diǎn)電荷(電量為q)產(chǎn)生的靜電場(chǎng),其電勢(shì)能與電荷q所處空間位置到點(diǎn)電荷所在位置的距離r有如下關(guān)系:We=kQq/r。其中k為常數(shù)。
這里注意沒(méi)有負(fù)號(hào),和引力勢(shì)不同,這是因?yàn)橐Ψ较蚴侵赶驅(qū)Ψ降?。而?dāng)Q,q都是正號(hào)時(shí),電場(chǎng)力(庫(kù)侖力)是相互排斥的。
電勢(shì)能大小的判斷方法: 1場(chǎng)源電荷判斷法――離場(chǎng)源正電荷越近,試探正電荷的電勢(shì)能越大,試探負(fù)電荷的電勢(shì)能越小
2電場(chǎng)線法――正電荷順著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減小,逆著電場(chǎng)線的方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸增大
3做功判斷法――無(wú)論正負(fù)電荷,電場(chǎng)力做正功,電荷的電勢(shì)能就一定減小,電場(chǎng)力做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能就一定增加
零勢(shì)能處可任意選擇,但在理論研究中,常取無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為0.
取無(wú)窮遠(yuǎn)為電勢(shì)零:①正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中Φ>0,遠(yuǎn)離場(chǎng)源電荷Φ↓:移動(dòng)正檢驗(yàn)電荷W>0,Ep↓;
移動(dòng)負(fù)檢驗(yàn)電荷W<0,Ep↑。
?、谪?fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中Φ<0,遠(yuǎn)離場(chǎng)源電荷Φ↑:移動(dòng)正檢驗(yàn)電荷W<0,Ep↑;
移動(dòng)負(fù)檢驗(yàn)電荷W>0,Ep↓。
附:
1. 只在電場(chǎng)力作用下:
(1)電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,動(dòng)能增加。即:電能轉(zhuǎn)化為其它形式能(動(dòng)能)
(2)電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能減少。即:其它形式能(動(dòng)能)轉(zhuǎn)化為電能
2. 不只受電場(chǎng)力作用:
(1)電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,動(dòng)能如何變化不確定。
(2)電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能如何變化不確定。
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