10.2电势差 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

电势差 第十章 静电场中的能量 物理 第2节 人教版 物理 必修三 1 电势差 Part 01 等势面 Part 02 目录 CONTENTS 想一想 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重力做的功是否相等？ 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.影响重力做功多少的是A、B两点距离参考平面的高度呢？还是A、B两点之间高度的差值呢？ 类比思考 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，是A点或B点的电势呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？ A B F E 电势差 PART 01 + 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 3.电势差也叫电压 4.电势差是标量，但有正负，正负不表示方向，表示两点电势φ的相对高低。（正负也不表示大小） UAB=A－B UAB＞0 UAB＜0 A＞B A＜B 2.单位：伏特 V 7 5.对电势差的理解 （1）描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如UAB或UBA。 （2）电势具有相对性，与零势点的选择有关，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）推论： UAB表示A、B两点的电势差 UBA表示B、A两点的电势差 A B F E WAB=－Ep ＝EpA－EpB ＝qA－qB ＝q(A－B) ＝qUAB 适用于恒力和变力做功 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 电荷q从A点移动到B点，求电场力做的功 6.静电力做功与电势差的关系 9 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。 (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。 (3)不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比，只是可以利用WAB与q的比值来计算A、B两点间的电势差UAB。 (2023·安徽省屯溪一中期中)有一个带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点，静电力对电荷做功9×10－4 J。 (1)AB、BC、CA间电势差各为多少？ (2)若取B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？ UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300 V－200 V＝100 V。 (2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200 V，由UBC＝φB－φC，得φC＝φB－UBC＝0－(－300 V)＝300 V，电荷在A点的电势能EpA＝qφA＝－3×10－6×200 J＝－6×10－4 J,电荷在C点的电势能 EpC＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J。 【解析】（1）点电荷由A移到B克服静电力做功即静电力做负功，WAB＝－6×10－4 J，则有 　　概念 比较　　　 内容　　　 电势φ 电势差U 区 别 定义 电势能与电荷量比值φ＝ 电场力做功与电荷量比值U＝ 决定因素 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 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；当φB＝0时，UAB＝φA 单位 相同，均是伏特(V)，常用单位还有kV、mV等 标矢性 都是标量，但均具有正负 物理意义 均是描述电场的能的性质的物理量 静电力做功的四种求法 四种求法 表达式 注意问题 功的定义 W＝Fd＝qEd (1)适用于匀强电场 (2)d表示沿电场线方向的距离 功能关系 WAB＝EpA－EpB ＝－ΔEp   (1)既适用于匀强电场也适用于非匀强电场 (2)既适用于只受电场力的情况，也适用于受多种力的情况 电势差法 WAB＝qUAB 动能定理 W静电力＋W其他力＝ΔEk 在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。 设A不动，我们能不能再找出一个位置B′，让点电荷从A移动到B′静电力做的功与点电荷从A移动到B静电力做的功相等，并把B′点标在图中。  A  B E WAB=WAB′ 寻找电势相等的点 15 WAB′=WAB+ WBB′ WBB′ ≠0 ∴WAB′ ≠WAB 设想不正确 方案一： 16 WAB′=WAB+ WBB′ WBB′ =0 ∴WAB′ =WAB 正确 方案二： 如果我们把电势相同的各点连接起来会是什么样呢？ 17 等势面 PART 02  A 在此面上移动电荷时  B  B′ W =0 E  B  B′  B  B′ 又 W =qU 此面上各点间电势相等 U=0V 在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。 19 在地图中常用等高线来表示地势的高低。 于此类似，电场中常用等势面来表示电势的高低。 等势面的特点： （2）电场线跟等势面处处垂直，且由高电势指向低电势。 （1）同一等势面上，任何两点的电势都相等.在等势面上移动电荷时，静电力不做功。 （3）任意两个等势面在空间不能相交、不相切 （4）同一副图中两个相邻等势面间的电势差是相等的，这样的等势面叫做等差等势面。 （5）同一电场中，等差等势面密的地方场强大，等差等势面稀疏的地方场强小。 21 （1）点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面。 几种常见的等势面 正点电荷的等势面 φ降低 深井的等高线 孤立负点电荷等差等势面 不等间距同心球面 B A C φ降低 负点电荷的等势面 电场 等势面(实线) 特征描述 等量异种点电荷的电场   点电荷连线的中垂面上的电势为零 中垂线是等势面，以为可以无限延伸，故该等势面电势可以规定为φ ∞=0 等量异种电荷的等势面 等量异种电荷等差等势面 A o B C D φ降低 高峰与深井的等高线 等量异种电荷的等势面 电场 等势面(实线) 特征描述 等量同种正点电荷的电场   点电荷连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高。关于中点对称的两点，电势相等 等量同种电荷的等势面 底部连在一起的两座山峰 等量同种电荷等差等势面 φ降低 A B C o φ降低 D 等量同种电荷的等势面 特点：不规则球面，处于静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 等势面的应用 （1）由等势面可以判断电场中各点电势的高低。 （2）由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。 即：WAB=EPA-EPB=q(φ A —φ B) （3）由等势面可以判断电荷在电场中各点电势能大小的情况 （4）由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场的大体分布。 1、关于等势面，正确的说法是（   　） A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功 B．等势面上各点的场强大小相等 C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交 CD 小试牛刀 2、如图所示为某电场中的等势面,则UAC=_________, UBC=____________,UCA=____________,UAB=____________. 4 V 4 V - 4 V 0 小试牛刀 3、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为φ1、φ2、φ3，a、b、c是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=bc.现将一正电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至c，电场力做正功W2,则（    ） A.W1=W2，φ1＜φ2＜φ3 B.W1=W2，φ1＞φ2＞φ3 C.W1＞W2，φ1＞φ2＞φ3 D.W1＜W2，φ1＞φ2＞φ3 C 小试牛刀 4、如图，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最小，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ ） 粒子从K到L的过程中，电场力做负功 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 粒子从K到L的过程中，电势能增加 粒子从L到N的过程中，动能减少 K N M L a b c AC 小试牛刀 UAB＝＝ V＝20，UBC＝＝ V＝－300V $$