如图所示,在水平向右的匀强电场中,有一电荷量为q= -4×10-7C的负点电荷从A点运动到B点,电场力做功为WAB=3.2×10-6J,AB间距离L=4m,与水平方向夹角为 ;求:
(1)电荷的电势能是增加还是减少?增加(减少)了多少?
(2)B、A间电势差UBA是多少?
(3)电场强度E是多大?
(4)如果A点的电势为-4V,求B点的电势为多大?电荷量q′= 4×10-6C的正电荷在A点具有的电势能是多少?
(1)电荷的电势能减少 3.2×10-6J(2)8V(3)(4)φB=4V
【详解】
(1)负电荷从A运动到B电场力做正功 3.2×10-6J,则电荷的电势能减少,减少了3.2×10-6J.
(2)AB间电势差
则
UBA= - UAB=8V
(3)匀强电场的电场强度
(4)因UAB=φA-φB =-8V;φA=-4V,则φB=4V
电荷量q′的正电荷在A点具有的电势能为
电场的能的性质:
电场力做功的特点在电场中移动电荷时,电场力对电荷做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷的运动路径无关。这一点与重力做功的情况类似。沿任一闭合路径移动一周,电场力所做的总功为零。
电势高低的比较方法:
(1)根据电场线或等势面判断。沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)利用电势差的正负判断。判断出的正负,再由比较的大小。若,则;则
(3)利用场源电荷判断。取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低。点电荷电场中某固定点的电势与场源电荷的电性及电荷量有关。场源电荷带正电时,电荷量越大.该点电势越高;场源电荷带负电时则相反。
(4)利用电势叠加判断。苦有多个场源电荷时,每个场源电荷产生的电场中的电势已知或易于判断,可将每个电场的电势先判断后叠加从而得到总电势。
(5)根据电场力做功来判断。正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷,情况正好相反。
(6)根据电势能判断。正电荷在电势高处电势能较大,负电荷在电势低处电势能较大。
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