10.2电势差 课件-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

电势差 一、电势差 1、定义：电场中两点间电势的差值，叫做电势差，也叫电压（U） 理解：电势差为电势变化量的相反数 2、公式：设电场中A点的电势为 ，B点的电势为 一、电势差 3、电势差是标量：正负仅仅表示大小 电势差的正、负表示两点电势的高低。 例如：当A点电势比B点高时，UAB为正值，UBA则为负值。 思考：电势差的数值与零电势点是否有关？ 与之前所学的哪个概念相似？ 二、静电力做功与电势差的关系 1、公式推导： 电荷q在电场中从A点移到B点 即： 或： 电势差公式： 单位：是伏特，简称伏，符号是V，1V＝1J／C 物理意义：电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值 思考1：电势差UAB由什么决定？与WAB、q有关吗？ 思考2：WAB与q、UAB有关吗？ 由电场本身因素决定，与WAB、q无关。 UAB、q都有关。 二、静电力做功与电势差的关系 关于电势差的说明： （1）电势差是反映电场特性的物理量，只与电场及场中A、B两点的位置有关，与场中是否存在电荷、放入场中的电荷的电荷量q以及A、B间的路径都无关。 （2）求电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。A、B间的电势差记为UAB，B、A间的电势差记为UBA。 （3）电势差是标量，但有正有负。电场力做功有正负之分，电场力做正功，WAB>0；电场力做负功，WAB<0。电荷量也有正负之分，对正电荷取q>0；对负电荷取q<0；利用　　　　计算时，要注意到WAB、q及UAB的正负。 （4）电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。 典例分析 例1：(多选)下列说法正确的是(　 　) A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关 B．电势差是一个标量，但是有正值和负值之分 C．由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA BC 典例分析 例2：电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8J，在B点的电势能为0.80×10－8J。已知A、B两点在同一条电场线上，该点电荷的电荷量为1.0×10－9C，那么(　　) A．该电荷为负电荷 　　B．该电荷为正电荷 　　C．A、B两点的电势差UAB＝4.0V 　　D．把电荷从A移到B，静电力做功为W＝2.5×10－10J A 典例分析 例3：在匀强电场中把2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功为1.5×10－7J。然后把这个电荷从B点移到C点，静电力做功为-4.0×10－7J。 (1) A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？ (2) A、B 间，B、C 间，A、C间的电势差各是多大？ (3) 把－1.5×10－ 9 C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？ (4) 根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。 答案： （1）C点电势最高，A点次之，B点电势最低 （2）A点电势比B点电势高75V；C点电势比B点电势高200V；C点电势比A点电势高125V； （3）静电力做正功1.875×10－7J； 三、等势面 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。 （3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？ （1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？ 1.等势面越密的位置，电场强度越大。 （2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？ 2.等势面与电场线垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 3.在等势面上移动电荷静电力不做功。 三、等势面 等势面的特点 （1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功 （2）电场线（或E）垂直等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 （3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合 （4）等差等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏 （5）沿电场线方向电势逐渐降低，且降低最快 （6）匀强电场中电势均匀变化 地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常用等势面来表示电势的高低。 三、等势面 点电荷的等势面（正电荷） 理解等势面 三、等势面 等量异种电荷的等势面 等量同种电荷的等势面（正电荷） 两簇对称曲面 两簇对称曲面 三、等势面 匀强电场的等势面 垂直于电场线的一簇平面 形状不规则的带电导体附近的等势面 典例分析 例1（多选）如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为、和，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知（ ） A .粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B .粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C .粒子从K到L的过程中，电势能增加 D .粒子从L到M的过程中，动