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电势能

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电势能的概念

在电场中,电荷由于受电场作用而具有能叫电势能。

电势能

电势能与电场力所做的功

任何能量,都具有做功的能力,而且转化的能量的大小与所做的功大小相对应。

一点电荷在静电场中某两点的电势能之差等于它以一点移动到另一点时,静电力所作的功。

电势能与重力势能的类比

什么是重力势能?详细的解析请看文章:重力势能

http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/480393.html

文章中提到,重力势能是物体由于被举高而具有的能量。

这一能量的表现是:物体由高到低运动过程中,其重力势能可以转化为其他能量,或者对其他物体做功。

那么同样,我们的电势能也具有类似的能力。

我们选取O为零势能点,当物体在A点时具有电势能,这意味着:

物体由A到O运动过程中,其电势能可以转化为其他能量,或者对其他物体做功。

请同学们比较上述红色斜体字,来更好理解电势能的概念。

电场力做功

根据功的定义式,以及电场力与电场强度的关系,可知电场力做功可表述为:

WAB=qEd

上述公式中,E为该点的电场强度,d为沿电场线的距离。

电势能可借助电场力做功来求解

电势能可以由电场力做功求得,因为 WAB=qUAB=q(ΦAB)=qΦA-qΦB=EA(初) – EB(末)=-△E,

(Φ为电势,q为电荷量,U为电势差,EA(初)、EB(末)为两个点的电势能)。

电势能是电荷和电场所共有的,具有统一性。

电势能反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。

电场力做功跟电势能变化关系

电荷从A点到B点的过程中:

如果WAB>0,即电场力做正功,那么△Ep<0,即电荷所具有的电势能减小(转化成其他形式的能);

如果WAB<0,即电场力做负功,那么△Ep>0,即电荷所具有的电势能增加(其它形式的能转化成电势能)。

顺着电场线运动过程中,做功与电势能变化情况

顺着电场线,A→B移动过程中:

若为正电荷,则WAB>0,且UABAB>0,对应的电势减小,电势能减小。

若为负电荷,则WAB<0,且UABAB>0,对应的电势减小,电势能增加。

逆着电场线运动过程中,做功与电势能变化情况

逆着电场线,B→A移动过程中:

若为正电荷,则WBA<0,则UBABA<0,对应的电势增加,电势能增加。

若为负电荷,则WBA>0,则UBABA<0,对应的电势增加,电势能减小。

静电力做的功等于电势能的改变量。

参考文献

电势http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/480398.html

电势差http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/480397.html

电压https://chuzhongwuli.com/188/

深入理解电势差概念http://x.gaozhongwuli.com/index.php/archives/1251

电场线http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437767.html

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