内容正文:
第五节 电势差及其与电场
强度的关系
1
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.
4.能用U=Ed定性分析非匀强电场的场强、电势差.
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3
电势
电压
φA-φB
标量
高
低
qUAB
功
电量
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场强
沿电场方向
电势差
伏/米
V/m
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判一判
(1)电场中两点间的电势差是恒定的,与零电势点的选取无关.( )
(2)由UAB= 可知,UAB与WAB成正比,与q成反比.( )
(3)公式UAB=Ed适用于任何电场.( )
(4)在电场中两处分别有相同距离的两点,电势差大的其电场强度也必定大.( )
√
×
×
×
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(5)在匀强电场中,沿着电场方向,任何相同距离上的电势降落必定相等.( )
(6)电势降落的方向必定是电场强度的方向.( )
×
√
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仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”.
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活动1:甲图中选D点为零电势点,A、B两点的电势差是多少?选C点为零电势点,各处的电势如何?A、B两点的电势差是多少?
提示 以D点为零电势点,A、B电势差为1 V.以C点为零电势点,A、B、D三点的电势依次为2 V、1 V、-1 V,A、B间的电势差仍为1 V.
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提示 UAB=φA-φB.
活动2:乙图中,已知A点电势φA,B点电势φB,A、B两点的电势差UAB是多少?
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活动3:试探电荷q在A、B两点的电势能分别是多少?
提示 EpA=qφA,EpB=qφB.
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活动4:点电荷q从A点到B点电场力做的功是多少?
提示 WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB.
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活动5:由活动4,能得出电势差与电场力做的功有什么关系?
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1.电势差的理解
(1)电场中某点的电势与零电势点的选取有关,但电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关.
(2)必须明确是哪两点的电势差.A、B间的电势差记为UAB,而B、A间的电势差记为UBA,且UAB=-UBA.
(3)电势差是标量,但电势差有正、负之分,且电势差的正、负表示电场中两点电势的高低,如UAB=-3 V,表示A点的电势比B点的电势低3 V.
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2.电势和电势差的区别与联系
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例1 如图所示,匀强电场的场强E=1.2×102
N/C,方向水平向右,一点电荷q=4×10-8 C沿半
径为R=20 cm的圆周从A点移动到B点,已知∠AOB
=90°,求:
(1)这一过程电场力做功的数值为多少?是正功还是负功?
(2)A、B两点间的电势差UAB为多大?
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实践探究 (1)如何计算电场力做的功?
(2)如何计算电势差?
提示 匀强电场中可由W=qELcosθ计算电场力做功.
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[答案] (1)9.6×10-7 J 负功 (2)-24 V
规律点拨 用WAB=qUAB求电场力做功时,不必考虑电荷移动的路径,对于电场力是变力时,也同样适用.
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[变式训练1-1] 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,但有正、负之分
C.A、B两点的电势差是UAB,B、C两点的电势差是UBC,则A、C两点的电势差是UAB-UBC
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
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答案 B
解析 电势具有相对性,与零电势点的选取有关,电势差是标量,有正、负之分,但大小与零电势点的选取无关,故A错误,B正确;由于UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,故UAB=-UBA,故D错误;UAB=φA-φB,UBC=φB-φC,故UAC=φA-φC=(φA-φB)+(φB-φC)=UAB+UBC,C错误.
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