2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：靜電場的環(huán)路定理和電勢

1、靜電場的環(huán)路定理和電勢一、電場力做功 當(dāng)帶電體在靜電場中移動時，靜電場力對帶電體要作功，這說明靜電場具有能量。 考慮一個試驗電荷在點電荷的電場中移動, 電場力所做的功 點電荷的電場力做功若 q0 從 b 沿任意路徑回到 a 點, 則電場力做的功結(jié)論: 當(dāng)檢驗電荷 q0 在電場中從 a移到 b 點時, 電場力做的功 A 只與q0 的始末位置有關(guān), 與路徑無關(guān).可見 aba 閉合回路，12試驗電荷在此帶電體的電場中移動時，電場力所做的功若路徑為閉合回路，則結(jié)論：帶電體在任何靜電場中移動時，靜電場力所做的功只與路徑的起點和終點位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)。說明靜電力是保守力，靜電場是保守力場。 任意電荷的

2、電場力做功（視為點電荷的組合）靜電場是保守力場靜電場的環(huán)路定理：靜電場的電場強度沿任意閉合回路的積分(稱為靜電場的環(huán)流)等于零。說明：二、靜電場的環(huán)路定理(i) 高斯定理說明靜電場是有源場。 (ii) 環(huán)路定理說明靜電場是無旋場。 這與電場線性質(zhì)有關(guān)靜電場線不形成閉合曲線。 因此，靜電場是有源、無旋場。(iii) 靜電場是保守力場，因此可以引入勢能的概念。三、電勢能電荷在電場中具有的與位置有關(guān)的能量，稱為該電荷在電場中該點的電勢能。(類比重力勢能)由于保守力做的功等于相應(yīng)勢能增量的負值，所以靜電力做的功等于電勢能增量的負值。如果靜電場力作正功，電勢能減少, W 0 ；如果靜電場力作負功，電勢能

3、增加, W 0 .靜電場力做的功與路徑無關(guān)，靜電力是一種保守力，因此可以引入勢能的概念。微小位移試驗電荷q0 在電場中某點的電勢能，在數(shù)值上就等于把它從該點移到勢能零點時靜電場力所作的功.令即將 b 點取成勢能零點，得電勢能電勢能的單位: 焦耳(J) , 電子伏(eV).電勢能的大小是相對的，與零點選取有關(guān)；說明:2) 零點的選取: 原則上可以任取.對于有限大小的帶電體，通常取無窮遠處為電勢能零點。實際問題中，也常取大地為電勢能零點.3) 電勢能可正可負(視場源電荷和試驗電荷的正負而定)電場力的作用總是使原來靜止的電荷(不論正負)向電勢能減小的方向運動正電荷將沿著電場線方向運動，負電荷將逆著電

4、場線方向運動。4) 電勢能屬于試驗電荷q0 和電場整個系統(tǒng)，是q0與場源 電荷間的相互作用能. 但任意兩點電勢能之差是絕對的，與零點選取無關(guān)。點電荷 q 的電勢能：當(dāng)q0與q同號當(dāng)q0與q異號取無窮遠處為電勢能零點， 則四、電勢與電勢差1、電勢由成正比?？芍号c則與無關(guān)，只決定于該點電場的性質(zhì)。電場中該點的電勢定義為：電勢只與場點有關(guān), 與試驗電荷q0 無關(guān), 反映了電場本身的客觀屬性。靜電場中某點的電勢，等于單位正電荷在該點的電勢能, 或單位正電荷從該點移到電勢零點處電場力做的功.幾點說明:電勢是相對于電勢零點而言的，電勢零點選擇方法：有限大小帶電體通常以無窮遠處為電勢零點，實際問題中也常選取大地、電器外殼或某公共點為電勢零點.電勢高低的判斷:沿著電場線方向,電勢降低正電荷產(chǎn)生的電場各點的電勢為正，處最小(= 0).負電荷產(chǎn)生的電場各點的電勢為負，處最大(= 0).電勢是標量，但可正可負, 單位為伏特(V).電勢定義：正電荷將由高電勢處移向低電勢處負電荷將由低電勢處移向高電勢處在電場力作用下地球是一個帶負電的大導(dǎo)體, 取地球為電勢零點與取無窮遠處為電勢零點是一致的.2、電勢差（電壓，電壓降）電場中兩點間的電勢差：討論：電勢差具有絕對意義，與電勢零點的選取無關(guān).Vab等于將單位正電荷從a點移到b點電場力所作的功.靜電場