第十章 第二节 电势差-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）

第2节　电势差 知识点归纳 知识点一、电势差 1.定义:电场中两点电势的差值叫做这两点的电势差, 也叫电压.它与零势点的选取无关. 2.定义式:电场中A点的电势记为φA､B点的电势记为φB,则AB两点电势差表示为UAB=φA-φB或UBA=φB-φA. 3.电势差的单位与电势的单位相同为伏特, ,符号:V.电势差是标量,但有正负,UAB>0表示A点的电势比B点电势高. 4．对电势差要注意角标的排序，如：UAB＝－UBA，UAB＋UBC＝UAC。 知识点二、电势和电势差的比较   电势φ 电势差U 区别 (1)(电场中某点的)电势与零电势点的选取有关(一般取无限远处或地球表面的电势为零电势) (2)电势由电场本身决定，反映电场的能的性质(3)相对量(4)标量，可正可负，正负号相对零电势面而言 (1)电场中两点的电势差与零势点的选取无关(2)电势差由电场和这两点的位置决定(3)电势差是绝对量(4)标量，可正可负，正负号反映了φA、φB的高低 联系 ①电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差②电势和电势差的单位都是伏特③均可正可负,是标量 以上电势和电势差的关系跟重力场中高度h与高度差Δh的关系类似. 知识点三、静电力做功与电势差的关系 1.电荷q在电场中从A点移动到B点,A､B两点间的电势差为UAB,则静电力做的功WAB=qUAB该公式适用于任何电场. 2.电场力做功的求解方法 (1)WAB=qUAB既适用于匀强电场,又适用于非匀强电场. (2)W=qEd适用于匀强电场,公式中d表示初末位置间沿电场线方向的距离. (3)WAB=EPA-EPB=-ΔEP适用任何电场. 以上三个公式可以相互推导,应用时注意它们的适用条件. 3.各物理量的符号问题. (1)WAB､UAB､q均可正可负,WAB取正号表示静电力做正功,WAB取负号表示静电力做负功;UAB取正号表示φA>φB,UAB取负号表示φA<φB;q取正号表示电荷带正电,q取负号表示电荷带负电. (2)涉及W､U､q三者关系的计算时,可将各量的正负号及数值一并代入进行计算,也可以各物理量取绝对值,电场力做功的正负要根据电荷移动方向及所受电场力的方向来确定,电势差的正负要看在电场中的始末位置及电场的方向. 4．静电力做功与电势差的关系： (1)公式推导：由静电力做功与电势能变化的关系可得：WAB＝EpA－EpB，又因EpA＝qφA，EpB＝qφB，可得：WAB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝q·UAB，所以有UAB＝eq \f(WAB,q)。 (2)物理意义：电场中A、B两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的功与电荷量q的比值 。 知识点四、等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面垂直。 (2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。 3．等势面的特点 (1)在等势面上任意两点间移动电荷，电场力不做功。 (2)在空间中两等势面不相交。 (3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。 (4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。 (5)等势面是为描述电场的性质而假想的面。 (6)等势面的分布与零电势点的选取无关。 4．几种常见电场的等势面 5．电场线与等势面的区别与联系 电场线 等势面 物理意义 形象描述电场强度的强弱和方向 形象描述电场中各点电势的高低 图线特点 带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相交 可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相交 描述电场 曲线上某一点的切线方向为场强方向，疏密表示场强大小 等势面的垂线方向为场强方向，等差等势面的疏密表示场强大小 做功情况 电荷沿电场线移动时静电力必做功 电荷沿等势面移动时静电力不做功 联系 (1)沿电场线方向电势降低 (2)电场线与等势面垂直 知识点五、有静电力做功时的功能关系 1．只有静电力做功：只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不变，它们之间的大小关系为：W电＝－ΔE电＝ΔEk. 2．只有静电力和重力做功：只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为：W电＋WG＝－(ΔE电＋ΔEp)＝ΔEk. 3．多个力做功：多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为：W电＋W其他＝ΔEk. 4．静电力做功的计算方法有三种： (1)在匀强电场中，W＝Flcos α＝qElcos α，α是E、l方向的夹角． (2)WAB＝qUAB既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场． (3)由静电场的功能关系也可确定静电力做功