10.2 电势差-2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修第三册）

10.2 电势差 课程标准 学习目标 理解并掌握电势差和静电力做功的关系，理解等差等势面和电场线的关系 1．理解电势差的概念，知道电势差与零电势点的选择无关. 2．掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系. 会用UAB＝φA－φB及UAB＝进行有关计算． 3．知道什么是等势面，并能理解等势面的特点. 知识点一、电势差 1．定义：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压．UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA. 2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB>0，表示A点电势比B点电势高． 3．静电力做功与电势差的关系 WAB＝qUAB或UAB＝ 4．电势和电势差的比较 比较内容 电势φ 电势差U 区别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 静电力做的功与电荷量的比值UAB＝ 决定因素 由电场和在电场中的位置决定，与q、Ep无关 由电场和场内两点位置决定，与q、WAB无关 相对性 与零电势点的选取有关 与零电势点的选取无关 联系 数值关系 UAB＝φA－φB 单位 相同，国际单位制中均是伏特(V) 标矢性 都是标量，但均有正负 【规律方法】 (1)UAB＝中，UAB、WAB及q都有正负之分，计算UAB时，WAB和q的正负可直接代入，结果为正说明φA>φB，为负说明φA<φB. (2)不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比，只是可以利用WAB和q来计算A、B两点间的电势差UAB. (3)由UAB＝可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移动到B点时静电力所做的功．若静电力对单位正电荷做正功，则UAB为正值；若静电力对单位正电荷做负功，则UAB为负值． (4)公式WAB＝qUAB适用于任何电场，UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB是静电力所做的功，式中各量均有正负，计算相关量时，“W”与“U”的角标一定要对应，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA. 知识点二、等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面． 2．等势面的特点 (1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功． (2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直． (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面． 3．等势面的应用 (1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功，电荷的电势能不变． (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大致分布． (3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性分析电场强度大小． (4)任意两个等势面都不相交． 4．几种常见电场的等势面 (1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面，以正点电荷为例，越靠近点电荷，电势越高；越远离点电荷，电势越低． (2)等量异种点电荷的等势面是两簇对称的曲面(含中垂面) ①两电荷连线上由正电荷到负电荷，电势逐渐降低，以中垂面为界，取无限远处电势为零，含正电荷一边的电场中每点电势都为正，含负电荷一边的电场中每点电势都为负． ②中垂面无限大，与无限远处等势，故中垂面上电势处处相等，若取无限远处电势为零，则中垂面上各点电势都为零． (3)等量同种点电荷的等势面是两簇对称的曲面(以等量正点电荷为例) ①在两点电荷连线上：中点电势最低，关于中点对称的任意两点电势相等． ②连线的中垂线上：由连线中点向两边到无限远处电势逐渐降低，无限远处电势为零；中垂线上关于中点对称的任意两点电势相等． (4)匀强电场的等势面垂直于电场线的一簇等间距的平行平面． [例题1] 对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是（　　） A．电势差的定义式UAB，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比 B．A、B两点间的电势差UAB与移动电荷的电荷量q无关 C．把负电荷从A点移到B点电场力做正功，则有UAB＞0 D．电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时静电力做的功 [例题2] 如图所示，图中虚线表示某电场的一组互相平行的等势面，各等势面的电势值如图，则（　　） A．在B点的场强方向是竖直向下的 B．A、B两处场强相比B点更大 C．1C的电荷量的正电荷从B到A，电场力做正功2J D．负电荷从A移到B点电场力做负功 [例题3] 将带电量为6×10﹣6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服电场力做3×10﹣5J的功，再将电荷从B点移到C点，电场力做了1.2×10﹣5J的功，则关于A、B、C三点的电势φA、φB、φc，以下关系正确的是（　　） A．φA＞φB＞φC B．φB＞φA＞φC C．φC＞φA＞φB D．φA＞φC＞φB