資源簡介

(共23張PPT)
第十章 靜電場中的能量
第2節 電勢差
1.通過類比高度差，了解電勢差的含義；掌握兩點間電勢差的表達式，知道電勢差的正負表示兩點間電勢的高低關系。
2.會推導靜電力做功跟電勢差的關系式，會應用UAB=進行相關計算。
3.理解等勢面的概念，會畫常見電場的等勢面，知道電場線一定垂直于等勢面。
類比法
重力場
電場
重力
某點的高度
重力勢能
重力做功
WG= EP1-EP2
兩點間高度差
電勢能
電場力
電場力做功
WAB= EPA-EPB
某點的電勢
？？？
兩點間的電勢差值
1.定義：在電場中，兩點之間電勢的差值叫做電勢差，也叫電壓。
選擇不同的位置作為零電勢點，電場中某點電勢的數值會改變，但電場中某兩點之間電勢的差值卻保持不變。
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
E
0V
1V
2V
-1V
與高度差相似
知識點一：電勢差
+
F
E
A
B
在電場中兩點間
？
？
？
0
顯然
設電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB。
UAB=φA-φB
UBA=φB-φA
UAB=-UBA
2.單位：伏特（V）
3.電勢差是標量，它的正負表示：
兩點電勢的高低
UAB＞0
UAB＜0
A＞ B
A＜ B
4.推論：
UAB + UBC = UAC
UAB=φA- φB
UBC =φB-φC
（φA-φB）+（φB-φC ）= φA- φc
故UAC =UAB + UBC
+
A
B
E
F
+
5.靜電力做功與電勢差的關系
電荷 q 從電場中 A 點移到 B 點，電場力所做的功？
+q
WAB = EPA - EPB
= qφA - qφB
= q ( φA - φB )
WAB = qUAB
電場力做的功，帶正負號
適用于任何電場
【說明】
1.比值定義法，電勢差與移動的電荷無關，它只反映了電場自身的性質；
2.在國際單位制中，電勢差的單位：伏特（V）
3.電勢差即電壓；
　　 電勢φ 電勢差UAB
區別 定義 電勢能與電荷量的比值 電場力做功與電荷量的比值
決定因素 電場和在電場中的位置決定 由電場和場內兩點位置決定
相對性 有，與零電勢點的選取有關 無，與零電勢點的選取無關
聯系 都是標量，均具有正負，UAB＝φA－φB 電勢和電勢差的比較
電場力做功的四種計算方法：
功的定義法 W＝Fd＝qEd (1)適用于勻強電場
(2) d 表示沿電場線方向的距離
功能關系法 (1) WAB＝EpA－EpB (2) WAB＝－ΔEp (1)既適用于勻強電場也適用于非勻強電場
(2)既適用于只受電場力的情況，也適用于受多種力的情況
電勢差法 WAB＝qUAB 動能定理法 W靜電力＋W其他力＝ΔEk 正電荷從A移動到B，靜電力做正功，所以A點的電勢比B點的高。電荷從B移動到C，靜電力做負功，所以C點的電勢比B點的高。但C、B間的電勢差的絕對值比A、B間的電勢差的絕對值大，所以C點電勢最高，A點次之，B點電勢最低。
例：在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功1.6×10-7J。再把這個電荷從B點移到C點，靜電力做功-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三點中哪點電勢最高？哪點電勢最低？
例：在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功1.6×10-7J。再把這個電荷從B點移到C點，靜電力做功-4.0×10-7J。
（2）A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各是多大？
解析：A、B之間的電勢差UAB==80V；
A點電勢比B點電勢高80V
B、C之間的電勢差UBC==-200V；
C點電勢比B點電勢高200V
A、C之間的電勢差UAC=UAB+UBC=80V-200V=-120V
例：在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功1.6×10-7J。再把這個電荷從B點移到C點，靜電力做功-4.0×10-7J。
（3）把-1.5×10-9 C的電荷從A點移到C點，靜電力做多少功？
解析：AC間的電勢差UAC=UAB+UBC=80V-200V=-120V
電荷q'= -1.5×10-9 C從A移到C，靜電力做功為WAC=q'UAC=1.8×10-7J
即靜電力做正功1.8×10-7J
例：在電場中把2.0×10-9C的正電荷從A點移到B點，靜電力做功1.6×10-7J。再把這個電荷從B點移到C點，靜電力做功-4.0×10-7J。
（4）根據以上所得結果，定性地畫出電場分布的示意圖，標出A、B、C三點可能的位置。
B
A
C
E
在地圖中，常用等高線表示地勢的高低
在電場的圖示中，常用等勢面表示電勢的高低
知識點二：等勢面
電場中電勢相同的各點構成的面叫做等勢面。
（1）觀察等勢面與電場線的疏密情況有什么特點？說明什么問題？
（2）觀察等勢面與電場線的的方向有什么特點？
（3）思考：在等勢面上移動電荷，靜電力做功有什么特點？
等勢面的特點：
（1）同一等勢面上移動電荷，靜電力不做功；
（2）電場線跟等勢面垂直；
（3）等差等勢面的疏密反映電場強度的大小。
（4）不同等勢面在空間不相交、不相切
幾種典型的電場的等勢面
等勢面 圖形 特點
點電荷
等量異種點電荷
以點電荷為球心的一簇球面，越往外越疏
兩簇關于中垂線對稱的曲面，中垂線為等勢線
等勢面 圖形 特點
等量同種點電荷
勻強電場
形狀不規則的帶電導體
兩簇對稱的曲面，等量正電荷連線中點電勢最低，中垂線上中點電勢最高，等量負電荷情況相反
垂直于電場線等間距的一簇平面
不規則球面，越尖銳處越密
1.（多選）關于電勢差UAB和電勢φA、φB的理解，正確的是（　 ）
A．UAB表示B點相對于A點的電勢差，即UAB＝φB－φA
B．φA、φB都可以有正、負，所以電勢是矢量
C．UAB和UBA是不同的，它們有關系UAB＝－UBA
D．電勢零點的規定是任意的，但人們通常規定大地或無窮遠處為電勢零點
CD
2.如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為、和，一帶正電粒子射入電場中，其運動軌跡如實線KLMN所示。由圖可知( )
A. 粒子從K到L的過程中，電場力做負功
B. 粒子從L到M的過程中，電場力做負功
C. 粒子從K到L的過程中，電勢能增加
D. 粒子從L到M的過程中，動能減少
AC
3.（多選）如圖所示，實線表示一簇關于x軸對稱的等勢面，在x軸上有A、B兩點，則（ ）
A. A點場強小于B點場強
B. A點場強方向指向x軸負方向
C. A點場強大于B點場強
D. A點電勢高于B點電勢
AD
4.在某電場中，已知A、B兩點之間的電勢差UAB為20V，q為-2×10-9C的電荷由A點移動到B點，靜電力做的功是多少 電勢能是增加還是減少，增加或者減少多少
解：根據靜電力做功與電勢差的關系式
WAB=qUAB
=（-2×10-9）×20J
=-4×10-8J
靜電力做負功，電勢能增加
,增加了4×10-8J

展開更多......

收起↑