10.2 电势差 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十章 静电场中的能量 第2节 电势差 学习目标 1.知道电势差概念，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系。 2.推导静电力做功跟电势差的关系式，会用公式计算静电力所做的功。 3.理解等势面的概念。会画常见电场的等势面。通过论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用。 2 新课引入 如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差还是楼的高度？ 高度差 某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是点或点的电势值呢？还是两点之间电势的差值呢？ 电势的差值 新课教学 一、电势差 电场中两点间电势的差值叫做电势差. 1.定义： 设电场中点的电势为，B点的电势为，之间的电势差可以用来表示，则 电势差又称为电压. = = = += 2.公式： 3.单位: 伏特(V) = 4.关于电势差的四点说明 (1)电场中两点间的电势差，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、静电力做功的大小无关.在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。 (2)求电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。间的电势差记为，间的电势差记为。 (3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间的电势的高低。 新课教学 新课教学 A B F E 匀强电场中，电荷在点的电势能和电势分别为,在点的电势能和电势分别为,那么该电荷从点移动到点，电场力做的功是多少？ = = - - 解： 二、静电力做功与电势差的关系 也适用于非匀强电场 思考1：A、B两点间的电势差与电势零点的选取是否有关？ 无关 新课教学 二、静电力做功与电势差的关系 = 定义式： （1）电场中两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量的比值。 （2）在数值上等于单位正电荷由点移到点时电场力所做的功。 计算时各物理量均带符号。 在研究微观粒子时常用电子伏特（）做能量的单位。1等于一个电子经过1V电压加速后所增加的动能。请推导电子伏特与焦耳的换算关系。 1eV=1.6×10-19J 新课教学 电势 电势差U 区别 定义 决定因素 相对性 联系 数值关系 单位 标矢性 物理意义 电势能与电量的比值＝ 电场力做功与电量的比值U＝ 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定 有，与电势零点的选取有关 无，与电势零点的选取无关 UAB＝－ 三、电势差与电势的区别和联系 相同，均是伏特(V)，常用的还有等 都是标量，均具有正负 均是描述电场的能的性质的物理量 典例精析 例：在匀强电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A移到B点，电场力做功1.6×10-7J，再把这个正电荷从B点移到C点，电场力做功为-4.0×10-7J.问: （1）A、B、C三点中哪点电势最高?哪点电势最低? （2）求A、B间，B、C间，A、C间的电势差. （3）把－ 1.5×10-9C电荷从A移到C点，电场力做多少功？ （4）根据以上结果，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。 典例精析 解： （1）正电荷从A移到B点，电场力做正功，所以A点电势比B点高。 正电荷从B移到C点，电场力做负功，所以C点电势比B点高。 但C 、B间的电势差的绝对值比A、B的电势差的绝对值高，所以C点电势最高，A点次之，B点最低。 （2） A、B的电势差： UAB=＝V＝80V B 、C的电势差：UBC= = -200V A 、C的电势差：UAC= UAB + UBC = 80V-200V=-120V （3）把电荷q’ ＝－1.5×10－9C从A移到C点，静电力做功： WAC＝ q’ UAC＝（ －1.5×10－9 ）×（－120）J＝1.8×10－7J 典例精析 B C A E （4）电场分布示意图和A，B，C三点可能的位置如图 典例精析 例1. (多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是（ ） A.电势与电势差均是相对量，均与零电势点的选取有关 B.UAB和UBA是不同的，它们存在关系：UAB＝－UBA C.φA、φB都有正、负，所以电势是矢量 D.若φB＝0，则φA＝UAB √ √ 新课教学 地理上，等高线表示地势的高低。 海拔高度相同的点连成的线,叫做等高线.同一等高线上的点,海拔高度相同。 2.等势面的特点： （1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。 （2）电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 （3）等差等势面越密的地方，电场强度E越大.