2.2电势与等势面-2022-2023学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019必修第三册）

第二节 电势与等势面 制作：沈雄斌 授课：东山二中高二物理组 高中物理必修三 第2章 复习回顾 E F q + 设有一个匀强电场，场强为E，取电荷在其中C点的电势能为零。现把一个正电荷从A点移到C点，A与C的距离为d,则电场力做多少功？A点的电势能是多少？ A C d F q + 分析：由题可知电场力的方向与电荷移动的方向相同，所以电场力做正功。则移动过程电势能减少。做功的量与电势能的减少量是相等的。 解：依题意，可得W＝qEd 如果放入的电荷改为2q 或 4q时，A点的电势能又是多少？ 2q时：EpA=2qEd 4q时：EpA=4qEd 可见，电场中某点的电势能还与该电荷的电荷量有关。 所以电势能不能描述电场让场中电荷产生电势能的性质 同一电场中的同一点，对电荷产生力的作用的能力是固定的，同一电场中的同一点让电荷具有电势能的能力也应该是一样的。与放入电场中的电荷也是无关的。 用E＝F/q的方法来体现与放入的电荷无关。 电场让电荷具有电势能的这种性质又要如何来描述呢？如何体现与放入的电荷无关？能不能也用比去电荷所带电量的方法呢？ 物理学上用电场强度来描述电场对电荷产生力作用的能力。 2q时：EpA=2qEd 4q时：EpA=4qEd q时：EpA=qEd 比去电荷所带电量 2q时： 4q时： q时： 可见：电势能与电荷量的比值是一个与电荷本身无关的量。 而且当d不同时这个比值也是不同的，又可以体现同一电场的不同点让电荷具有电势能的能力不同的性质。 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 电势能与电荷量的比值，叫做电势。 一、电势 1、定义式： 2、国际单位：伏特（V）；1V＝1J/C 式中Ep表示电荷q在某点的电势能， 表示该点的电势 如果取q为单位正电荷，那么 在数值上等于Ep,即为单位正电荷在该点的电势能。或单位正电荷从该点移到参考点电场力做的功 3、电势是标量。但有正负，正（负）表示该点电势比零电势点高（低）。 4、电势具有相对性，要先规定零电势点，才能确定电场中各点的电势值。（一般以无限远处或大地为零电势点）。 如图 2-6 所示，匀强电场的电场强度为30 N/C， A、B、C是电场中同一条电场线上的三个点，相邻两个点的距离均为10cm ( 1 ) 以 C点为零电势点， 求A、B 两点的电势； ( 2 ) A、 B、 C 三点中哪个点的电势最高？ 哪个点的电势最低？ 已知：E= 30 N/C， A、B间距离d1= 0.1 m， B、C间距离 d2 = 0.1 m （1）以C为零电势点，正电荷q从A或B移动到C静电力做正功。 因此，电荷q在A点的电势能EPA=qE(d1+d2),在B点的电势能EPB=qEd2 根据电势定义得： （2）以C为零电势点，由（1）知 解 如果移动的是负电荷，则以C为零电势点的A、B两点电势计算结果是否相同？ 结论： 1、参考点不同，电势相同 2、参考点不同，电势的高低顺序不变 上述问题中，若以 B 点为零电势点， A、 C 两点的电势又为多少？试比较 A、 B、 C 三点电势的高低。 分析 从上题中我们还可以看出，由A到C的方向，正是电场线的方向。 沿着电场线的方向，电势逐渐降低。 逆着电场线的方向，电势逐渐升高。 根据电场线从正点电荷发出、止于负点电荷的特点，可知B比A靠近正点电荷、A比B靠近负点电荷。 靠近正点电荷的电势高，靠近负点电荷的电势低。 实例分析 例：一电场，电场线如图。场中A、B两点的电场强度的大小和电势分别用EA、EB表示，电势用 表示，则 A B 例.如图所示，两个固定的等量异种电荷，在它们连线的垂直平分线上有a、b、c三点，则 A．a点电势比b点高 B．a、b两点场强方向不同 C．a、b、c三点与无穷远处电势相等 D．一带电粒子(不计重力)在a点无初速释放，则它将在a、b连线上运动 电场各点的电势一般不同，但也有许多点的电势是相同的。我们把电场中电势相同的点构成的面叫做等势面。物理学中既用电场线形象地描绘电场，也用等势面描绘电场。 二、等势面 电场线 等势面 图中虚线各等势面的电势差值相等，所以称为等差等势面 （1）电场力方向与等势面垂直，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功； （2）等势面与电场线处处垂直； （3）等差等势面（两个等势面间的电势差值相等）间的疏密程度表示了场强的大小；密强、疏弱； （4）等势面的法线表示了电场的方向，电场线的方向是由高等势面指向低等势面。 （5）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面。 等 势 面 特 点 de 例. 对以点电荷为球心、r 为半径的球面上的各