1、定性关系:电场力做正功,电势能减小:电场力做负功,电势能增大。
2、数量关系:
WAB=EpA-EpB=-ΔEp
注意:
电场力做功的特性及其与电势能变化的关系可以与重力做功的特性及其与重力势能变化的关系进行比较。
2.电场力做功的分析方法
(1)利用功W=Flcos a的公式进行分析。 该公式适用于电场力在均匀电场中做功;
(2)利用公式WAB=qUAB进行分析。 该公式适用于任何电场,但要注意各量的符号规定;
(3)利用函数关系WAB=EpA-EpB进行分析。 电荷的电势能减少多少电场方向,电场力就做多少功;
(4)利用动能定理间接分析W电场力+W其他力=△EK。
3.电势能分析方法
(1) 使用定义 Ep = qφ 进行分析。 电势越高,正电荷的势能越大,电势越高,负电荷的势能越小;
(2) 分析电场力所做的功。 当电场力做正功时,电荷(无论正负)的电势能减小; 当电荷克服电场力做功时,电荷的电势能增加;
(3)利用电场线判断。 当正电荷沿电场线方向移动时,电势能逐渐减小; 当它逆着电场线方向运动时,电势能逐渐增大。 当负电荷沿电场线方向移动时,电势能逐渐增大; 当它逆着电场线方向移动时,电势能逐渐减小。
4、典型事例(2013·重庆科学综合)
如图所示,高速运动的a粒子被位于O点的重原子核散射。实线表示a粒子运动的轨迹。 M、N、Q 是轨迹上的三个点。 N点离核最近,Q点比M点离核更远,那么
A. 质点在 M 点的速度大于在 Q 点的速度。
B.三点中,粒子a在N点的电势能最大。
C.在重核产生的电场中,M点的电势低于Q点的电势
D、当粒子从M点运动到Q点时,电场力对其所做的总功为负功。
【分析】选B。根据重核周围电场线和等势线的分布,可知M、N、Q三点之间的电势关系为φN>φM>φQ,C误差;
a 粒子带正电,因此 EpN > EpM > EpQ,B 正确。 ;
a 粒子从 M 到 Q,EpM + EkM = EQ + EkQ,所以 EkQ > EKM电场方向,电场力确实起作用 WMQ = EkQ - EkM >0,A 和 D 是错误的。
【说明】电场力所做的功与电势能、电势、电势差等的变化密切相关,要正确判断相关问题,需要理清它们之间的逻辑关系:电所做的功场力,WAB =EpA- EpB,WAB = qUAB,电势 能量变化,EpA = qφA,确定电势和电势差。
只要知道一类信息,就可以利用上面的关系图来推断出其他信息。