内容正文:
第一章 静电场
第五节 电势差
第一章 静电场
第一章 静电场
1.理解电势差的概念,知道电势差与电势零点的选择无关.
2.掌握两点间电势差的表达公式,知道电势差的正负号与电势高低之间的对应关系.
3.知道静电力做功与电势差之间的关系,会应用静电力做功的公式进行相关的计算.
学习目标
第一章 静电场
一、电势差
自主探究
1.定义:电场中两点间电势的__________,也叫电压.
2.公式:UAB=______________.
3.矢标性:电势差是标量.UAB为正值,表示A点电势比B点的______;UAB为负值,表示A点电势比B点的_______
特别提醒:UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,故UAB=-UBA,因此计算电势差U时要注意其下标.
差值
φA-φB
高
低.
新知初探·自主学习
第一章 静电场
成功体验
1.电势差是矢量还是标量?它的正负表示什么含义?
提示:标量.若UMN>0,表示M点的电势高于N点的电势;若UMN<0,表示M点的电势低于N点的电势.
2.电场中两点的电势差,与零势面的选取有关吗?
提示:无关.
第一章 静电场
二、静电力做功与电势差的关系
自主探究
如图所示,电荷沿任意路径由电场中的A点运动到B点,已知A、B两点的电势分别为φA、φB,则:
第一章 静电场
(1)电荷在A、B两点具有的电势能分别为多少?
(2)此过程电场力做功WAB为多少?
提示:(1)EpA=qφA EpB=qφB
(2)WAB=EpA-EpB=q(φA-φB) =qUAB
第一章 静电场
成功发现
静电力做功与电势差的关系:
WAB=___________或UAB=___________.
qUAB
WAB/q
第一章 静电场
1.电势差
(1)电场中两点的电势差,由电场本身的初末位置决定.在确定的电场中,即使不放入电荷,任何两点间的电势差都有确定的值;与零电势点的选取无关,即有绝对性.
要点探究·讲练互动
对电势差的理解
第一章 静电场
(2)讲到电势差时,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,而B、A之间的电势差记为UBA.且UAB=-UBA.
(3)电势差是标量,但电势差有正、负,且电势差的正、负表示电场中两点电势的高低,如UAB=-6 V,表示B点的电势比A点的电势高6 V.
第一章 静电场
2.电势与电势差的区别与联系
电势φ
电势差UAB=φA-φB
区别
(1)电势能与电量比值φ=eq \f(Ep,q)
(2)(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)
(3)电势由电场本身决定,反映电场的能的性质
(4)相对量
(5)标量,可正可负,正负号相对零电势面而言
(1)电场力做功与电量比值U=eq \f(W,q)
(2)(电场中两点间的)电势差与零电势点的选取无关
(3)电势差由电场和这两点间的位置决定
(4)绝对
(5)标量,可正可负,正负号反映了φA、φB的高低
第一章 静电场
电势φ 电势差UAB=φA-φB
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)电势与电势差的单位相同,皆为伏特(V)
第一章 静电场
有一带电荷量q=-3×10-6 C的点电荷,从某电场中的A点移到B点,点电荷克服电场力做功6×10-4 J,从B点移到C点,电场力对电荷做功9×10-4 J,求A、C两点间的电势差并说明A、C两点哪点的电势较高.
例1
【思路分析】 由UAB=eq \f(WAB,q)求出两点间的电势差.电场中各点之间的电势差可依次用代数方法相加.
第一章 静电场
【解析】 点电荷从A点移到B点,根据电场力做功的公式,有UAB=eq \f(WAB,q)=eq \f(-6×10-4,-3×10-6) V=200 V
同理,将q从B移到C,有
UBC=eq \f(WBC,q)=eq \f(9×10-4,-3×10-6) V=-300 V
故A、C两点间的电势差为UAC=UAB+UBC=200 V+(-300 V)=-100 V,即A点电势比C点电势低100 V.
第一章 静电场
【答案】 -100 V C点
【规律总结】 应用WAB=qUAB时必须注意公式中各个物理量的符号.WAB对应着电场力做功的正负;q对应着电荷的正负;UAB对应着电势差的正负.
第一章 静电场
跟踪训练1
在电场中把一个电荷量q=-1×10-5 C的点电荷从A点移到B点,克服电场力做功3×10-5 J.问A、B两点间的电势差是多少?如果将电荷q从电场中拿走,A、B两点间的电势差又是多少?
答案:3 V 3 V
解析:点电荷从A点移到B点,根据UAB=eq \f(WAB,q),可得UAB=3 V,将点电