在靜電學里,電勢能是處于電場的電荷分布所具有的勢能,與電荷分布在系統(tǒng)內(nèi)部的組態(tài)有關(guān),反映電場和處于其中的電荷共同具有的能量。電勢能的單位是焦耳,電勢能與電勢不同,電勢定義為處于電場的電荷所具有的電勢能每單位電荷,電勢是指電場中任兩點間對電荷作功的本領(lǐng),相當于力學中的重力勢,電勢的單位是伏特。電勢能=電荷量*電勢 。
電勢能公式與電場,處于電場中的電荷及電勢能零點的選擇有關(guān),對于點電荷(電量為q)產(chǎn)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(guān)系:We=kQq/r。其中k為常數(shù)。
這里注意沒有負號,和引力勢不同,這是因為引力方向是指向?qū)Ψ降?,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于把電荷從該點移到電勢能為零的點,電場力做的功。
1、電勢能增減的判定
電場力對電荷做正功,電荷的電勢能減少,電場力對電荷做負功,電荷的電勢能增加.W= EPA-EPB=-ΔEP。
某一物理過程中其物理量的增加量一定是該物理量的末狀態(tài)值減去其初狀態(tài)值,減少量一定是初狀態(tài)值減去末狀態(tài)值。
2、零電勢能點
在電場中規(guī)定的任何電荷在該點電勢能為零的點。理論研究中通常取無限遠點為零電勢能點,實際應(yīng)用中通常取大地為零電勢能點。
①電勢能的數(shù)值具有相對性。
②零電勢能點的選擇具有任意性。
③某一電荷在電場中確定兩點間的電勢能之差與零電勢能點的選取無關(guān)。
點電荷電場中,點電荷的電勢能公式:
EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)} E=kq1q2/r^2
電勢能的單位是 N*m
動能變化量與電勢能變化量:
根據(jù)能量守恒定律還可以得到,一般情況下,無外力做功的運動電荷,動能變化量與電勢能變化量的關(guān)系:
Ekb - Eka = Epa - Epb
如果是外力使電勢能增加,那么其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能,外力做正功,電場力做負功,電勢能增加;
如果是電場力使物體運動,那么電勢能轉(zhuǎn)化為動能,電場力做正功,物體動能增加,電勢能減?。?/p>
如果是物體運動使電勢能增加,那么動能轉(zhuǎn)化為電勢能,物體動能減少,電場力做負功,電勢能增加
1、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
2、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
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(chǎn)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(chǎn)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↓。
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(zhuǎn)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(zhuǎn)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。