第05讲 电势差及其与电场强度的关系-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（粤教2019必修第三册）

第05讲 电势差及其与电场强度的关系 课程标准 课标解读 1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并能推导出这个关系式。 2.会用关系式U=Ed进行计算。 3.通过分析寻找物理量之间的内在联系, 1.理解电势差的概念，掌握电势差的表达式，知道电势差正负号的意义. 2.理解电势差与电场力做功的关系式，并会进行有关计算. 3.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系式，并会进行有关计算． SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01 电势差 1．定义：电场中两点之间电势的差值，也叫电压．UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA. 2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB>0，表示A点电势比B点电势高． 3．电场力做功与电势差的关系 WAB＝qUAB或UAB＝. 4． 电势差的比值定义法：电势差为电场力做的功与所移动电荷的电量的比值． 【知识拓展1】对电势差概念的理解 (1)电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关． (2)电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低，且UAB＝－UBA，与电势零点的选取无关． (3)电场中某点的电势在数值上等于该点与电势零点之间的电势差． 【知识拓展2】电势和电势差的比较 概念 比较内容 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 电场力做的功与电荷量的比值UAB＝ 决定因素 由电场和在电场中的位置决定，与q、Ep无关 由电场和场内两点位置决定，与q、WAB无关 相对性 与电势零点的选取有关 与电势零点的选取无关 联系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA 单位 相同，国际单位制中均是伏特(V) 标矢性 都是标量，但均有正负 【知识拓展3】电势差与电场力做功的关系 (1)公式WAB＝qUAB适用于任何电场，其中WAB仅是电场力做的功，不包括从A到B移动电荷时其他力所做的功． (2)公式UAB＝或WAB＝qUAB中符号的处理方法： 把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明电场力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明电场力做负功，电荷的电势能增大． 【即学即练1】 1．在匀强电场中把电荷量为 的点电荷从A点移动到B点，静电力做功为 ，再把这个电荷从B点移动到C点，克服静电力做功 。下列选项不正确的是（　　） A．A、B两点间的电势差 B．C、A两点间的电势差 C．A、B、C三点的电势高低关系为 D．A、B、C三点的电势高低关系为 【即学即练2】 2．下列关于电势、电势差、电势能的说法中正确的是（　　） A．电势差一定为正值 B．沿着电场线方向电势一定降低 C．在电场中，电势高的地方，试探电荷具有的电势能一定大 D．在电场中某一点，若放入的试探电荷的电荷量越大，它的电势能就越大 知识点02 电势差与电场强度的关系 1．匀强电场中任意两点间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积． 公式：U＝Ed 2．公式E＝的意义：在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向距离为每单位长度的两点间的电势差． 电场强度的另一个单位：由E＝可导出场强的另一个单位，即伏/米，符号为V/m.1 V/m＝1 N/C. 【知识拓展4】匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．公式E＝及UAB＝Ed的适用条件都是匀强电场． 2．由E＝可知，电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势． 式中d不是两点间的距离，而是两点所在的等势面间的距离，只有当此两点在匀强电场中的同一条电场线上时，才是两点间的距离． 3． 电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向． 【知识拓展5】用公式U＝Ed定性分析非匀强电场 U＝Ed只适用于匀强电场的定量计算，在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题． (1)在非匀强电场中，公式U＝Ed中的E可理解为距离为d的两点间电场强度的平均值． (2)当电势差U一定时，场强E越大，则沿场强方向的距离d越小，即场强越大，等差等势面越密． (3)距离相等的两点间的电势差：E越大，U越大；E越小，U越小． 【即学即练3】 3．如图，两个正六边形共面平行，A是六边形的正中心，在A处有一个场源点电荷，假如无穷远处有电荷量分别为+q1、+q2的两个试探电荷，现把它们分别移至B、C两点，此过程中，克服电场力做功相等。下列说法正确的是（　　） A．B、C两点电势相等 B．q1＜q2 C．若把场源电荷的电量增大，再将+q1、+q2从无穷远移至B、C两点，则电场力做功不相等 D．撤去+q1、+q2，将另一个负试探电荷由B移到C，其电势能将减小 【即学即练4】 4．匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形