1.5 电势差及其与电场强度的关系 课件-2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第一章 静电场的描述 第五节 电势差及其与电场强度的关系 A B mg hA hB hAB 在地理位置中的A、B两点 2.选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否改变？ 1.分别选取地面和B所在的平面为参考平面，A、B两点的高度差是否改变？ 3.影响重力做功大小的是A、B两点之间高度值，还是A、B两点之间高度的差值呢？ 温故知新 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A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ A B F E 类比思考： 探究与思考 一、电势差 + F E A B 在电场中两点间 ？ ？ ？ 0 1. 定义：我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差。 UAB=A－B UBA=B－A UAB=－UBA 2.单位：伏特 V 3.电势差也叫电压 一、电势差 4.电势差是标量，但有正负 UAB=A－B UAB＞0 UAB＜0 A＞B A＜B （1）描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如UAB或UBA。 （2）电势差与零电势点的选取无关。 （3）电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。 （4）电势差的正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低。 5.对电势差的理解 （5）推论： 一、电势差 A B F E WAB=－Ep ＝EpA－EpB ＝qA－qB ＝q(A－B) ＝qUAB 二、静电力做功与电势差的关系 适用于恒力和变力做功 1.公式推导 电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值 应用 或 WAB=qUAB： (1)加下标时: WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。 二、静电力做功与电势差的关系 2.符号规范 (2)不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。 【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，均与电势零点的选取有关 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 解析　电势差与电势零点的选取无关，A错误；UAB＝－UBA，B正确；电势虽有正、负之分，但电势是标量，C错误；由UAB＝φA－φB知，若φB＝0，则φA＝UAB，D正确。 BD 【例2】 在电场中把一个带电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5 J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10－6 J，求： (1)A与B、B与C两点间电势差； (2)以B点为零电势点时，A、C两点的电势各为多少？ 解析　(1)由A到B静电力做负功，WAB＝－3×10－5 J 由B到C静电力做正功，WBC＝1.2×10－5 J (2)以B为零电势点时 UAB＝φA－φB，φB＝0，则φA＝5 V UBC＝φB－φC，φB＝0，则φC＝2 V。 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 知识网络构建 如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的。 问题与思考 电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏。 探究1：场强度大的的地方电势是否一定高？反之又如何？ A B C D 结论1: E大处φ不一定高(低)；φ高处E不一定大(小) 问题与思考 EA>EB ,φA>φB EC>ED ,φC<φD 探究2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之如何呢？ O点：E=0，φ ≠0 O点：φ =0，E ≠0 结论2: E为零处,φ不一定为零;φ为零处E不一定为零 场强E 与 φ 无直接关系 ！ ！ ！ 问题与思考 o o 取无穷远处为零电势点 探究3：若沿场强方向移动电荷 从力的角度： Ｗ= Fd = qEdAB ① 从能的角度： Ｗ= qUAB ② 由 ① ② 两式得:UAB = EdAB 　 两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 问题与思考 E A B q + F d 正确吗 ？ 问题与思考 L M E A B θ + + q F d 结论：匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 UAB = E d 探究4：若不沿场强方向移动电荷 1.定义：在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。 3.单位：伏每米（V/m） 或 电场强度与电势差的关系 2.公式： （2）电场强度E的方向是电势降低最快的方向。 （1）由