資源簡介

(共30張PPT)
10.2電勢差
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.理解電勢差的概念，知道電勢差與零電勢點(diǎn)的選擇無關(guān).
2.掌握電勢差的表達(dá)式，知道電勢差的正、負(fù)號與電勢高低之間的對應(yīng)關(guān)系.
3.知道什么是等勢面，并能理解等勢面的特點(diǎn).
4.會用UAB＝φA－φB及UAB＝ 進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.
如果我們要從6樓走到8樓，影響我們做功多少的因素是這兩層樓的高度差而不是樓的高度。
1、類比思考以下問題？
某個(gè)電荷在確定的電場中由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，影響靜電力做功多少的因素可能是A點(diǎn)或B點(diǎn)的電勢值呢？還是A、B兩點(diǎn)之間電勢的差值呢？
新課導(dǎo)入
2、類比法分析
重力場
電場
重力做功
電場力做功
重力勢能
電勢能
WG= EP1-EP2
WAB= EPA-EPB
某點(diǎn)的高度
某點(diǎn)的電勢
重力
電場力
兩點(diǎn)間高度差
兩點(diǎn)間的電勢差
新課導(dǎo)入
1、定義：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值叫電勢差，也叫電壓。
設(shè)電場中A點(diǎn)的電勢為 A，B點(diǎn)的電勢為 B
則有
或者表示成
得到
2、單位：伏特 V
3、電勢差是標(biāo)量，但有正負(fù)。正、負(fù)表示兩點(diǎn)電勢的高低。
UAB>0表示A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)高,UAB<0表示A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)低
一、電勢差
UAB＝φA－φB
UBA＝φB－φA
UAB＝-UBA
A
B
F
E
A
B
UAB
4、靜電力做功與電勢差的關(guān)系
電荷q從電場中A點(diǎn)移到B點(diǎn)。
即
或
(適用于勻強(qiáng)電場和非勻強(qiáng)電場)
(定義式)
一、電勢差
怎樣去理解電勢差的定義式呢？
A
B
F
E
A
B
UAB
5、電勢差的物理意義
（1）研究電勢差時(shí)，必須指明哪兩點(diǎn)的電勢差。如UAB或UBA。
（2）電勢差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)。
（3）電場中兩點(diǎn)間的電勢差，由電場本身的性質(zhì)及初、末位置決定。
（4）電勢差的正負(fù)不表示方向，表示電場中兩點(diǎn)電勢的相對高低。
（5）推論：
一、電勢差
UAC＝UAB+UBC
6.電勢與電勢差的對比
電勢φ 電勢差U
定義
決定因素
相對性
數(shù)值關(guān)系 單位 標(biāo)矢性 物理意義 電勢能與電量比值：
電場力做功與電量比值：
由電場本身決定
由電場和場內(nèi)兩點(diǎn)間位置決定
有，與零勢能點(diǎn)選取有關(guān)
無，與零勢能點(diǎn)選取無關(guān)
相同，均是伏特(V)
都是標(biāo)量，但均具有正負(fù)
都是描述電場能的性質(zhì)的物理量
一、電勢差
在地圖中常用等高線表示地勢高低
在電場中常用等勢面來表示電勢高低
1、定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面
二、等勢面
1、定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面
二、等勢面
2、等勢面的理解：
（1）等勢面與電場線一樣，都是用來形象地描述電場的、虛構(gòu)的圖形。
（2）在等勢面上移動(dòng)電荷，靜電力不做功。
（3）電場線與等勢面總是垂直。
（4）任意兩個(gè)等勢面不相交。
（5）等差等勢面的疏密也可以描述電場的強(qiáng)弱。
觀察正點(diǎn)電荷、等量異號點(diǎn)電荷、等量同號（正）點(diǎn)電荷和勻強(qiáng)電場的等勢面，簡述它們的特點(diǎn)，并總結(jié)等勢面的特點(diǎn)。
(1)正點(diǎn)電荷的等勢面：
等勢面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面
(2)等量異號點(diǎn)電荷的等勢面：
等量異號點(diǎn)電荷的連線上，從正電荷到負(fù)電荷電勢越來越低，中垂線是一等勢線
二、等勢面
3.常見等勢面的分布圖
(3)等量同號（正）點(diǎn)電荷的等勢面：
等量正點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)電勢最低，中垂線上該點(diǎn)的電勢最高，從中點(diǎn)沿中垂線向兩側(cè)，電勢越來越低；連線上和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)的對稱點(diǎn)等勢
觀察正點(diǎn)電荷、等量異號點(diǎn)電荷、等量同號（正）點(diǎn)電荷和勻強(qiáng)電場的等勢面。簡述它們的特點(diǎn)，并總結(jié)等勢面的特點(diǎn)。
●
2.常見等勢面的分布圖
二、等勢面
(4)勻強(qiáng)電場的等勢面：
等勢面是垂直于電場線的一簇平行等間距的平面
2.常見等勢面的分布圖
二、等勢面
觀察正點(diǎn)電荷、等量異號點(diǎn)電荷、等量同號（正）點(diǎn)電荷和勻強(qiáng)電場的等勢面。簡述它們的特點(diǎn)，并總結(jié)等勢面的特點(diǎn)。
3.等勢面的特點(diǎn)：
二、等勢面
（1）等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場力不做功；
（2）電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個(gè)等勢面都不會相交；
（3）等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大
等勢面：
電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面
電勢差：
電場中，兩點(diǎn)之間的差值也叫電壓
靜電力做功與電勢差的關(guān)系
課堂小結(jié)
(1)電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差，不僅與A、B兩點(diǎn)的位置有關(guān)，還與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)．(　　)
(2)電場中任意兩點(diǎn)的電勢差，與是否放入試探電荷無關(guān)．(　　)
(3)A、B兩點(diǎn)的電勢差是恒定的，且UAB＝UBA.(　　)
(4)若電場中兩點(diǎn)間的電勢差UAB＝1 V，則將單位電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功為1 J(　　)
例1
概念辨析
×
√
×
×
(5)將電荷量為q的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)與將－q從B點(diǎn)移到A點(diǎn)電場力所做的功相同．(　　)
(6)電勢差的定義式UAB＝，說明兩點(diǎn)間的電勢差UAB與靜電力做功WAB成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比．(　　)
(7)電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差，不僅與A、B兩點(diǎn)的位置有關(guān)，還與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)．(　　)
×
×
√
例1
概念辨析
(多選)關(guān)于電勢差UAB和電勢φA、φB的理解，正確的是(　　)
A．電勢與電勢差均是相對量，均與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)
B．UAB和UBA是不同的，它們存在關(guān)系：UAB＝－UBA
C．φA、φB都有正負(fù)，所以電勢是矢量
D．若φB＝0，則φA＝UAB　
BD
例2
概念辨析
電場中A、B、C、D四點(diǎn)的電勢如右圖所示．
電勢的大小與電勢零點(diǎn)的選取有關(guān)，
電勢差的大小與電勢零點(diǎn)的選取無關(guān)．
例3
電勢的相對性與電勢差的絕對性
(1)A、C,A、B及B、C間的電勢差為多少？
(2)若取D點(diǎn)電勢為零，則A、B、C三點(diǎn)的電勢為多少？A、 C,A、B及B、C間的電勢差為多少？通過以上計(jì)算說明電勢、電勢差各具有什么特點(diǎn)？
(1)UAC＝ φA - φC =15 V
UAB＝ φA - φB =10 V
(2)φA＝18 V，φB＝8 V，φC＝3 V，
UAC＝15 V，UAB＝10 V, UBC＝5 V
UBC＝ φB - φC =5 V
UAC =UAB +UBC
在電場中把電荷量為Q1＝2.0×10－9 C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功1.5×10－7 J，再把電荷量為Q2＝4.0×10－9 C的正電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，克服電場力做功4.0×10－7 J.
(1)求A、B間，B、C間，A、C間的電勢差各為多少？
(2)若A點(diǎn)電勢為零，則B、C點(diǎn)電勢為多少？并比較A、B、C三點(diǎn)的電勢；
例4
電勢差的定義
UAB＝
＝75 V.
UBC＝
＝－100 V
UAC＝
UAB＋UBC＝－25 V
傳道受業(yè)解惑
UAB＝φA－φB
UAC＝φA－φC
φB =-75V
φC =25V
φC＞φA＞φB.
A點(diǎn)的電勢比C點(diǎn)的電勢低25V
A點(diǎn)的電勢比C點(diǎn)的電勢高75V
將帶電荷量為6×10－6 C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服靜電力做了3×10－5 J的功，再從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.2×10－5 J的功，則：
例5
電勢差的定義
(2)該負(fù)電荷從A點(diǎn)到C點(diǎn)電場力做功為 J.
(1)AB兩點(diǎn)間的電勢差為 v；
BC兩點(diǎn)間的電勢差為 v；
AC兩點(diǎn)間的電勢差為 v.
5
-2
3
-1.8×10－5
如果把電荷量為q＝1.0×10－8 C的電荷從電場中的A點(diǎn)移到無限遠(yuǎn)處，需要克服靜電力做功W＝4.2×10－4 J，則A點(diǎn)電勢為 V;如果把電荷量為q＝1.0×10－8 C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的B點(diǎn)，靜電力做功W＝2.4×10－4 J，則B點(diǎn)電勢為 V;如果把電荷量為q＝1.0×10－8 C的電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功為 J,AB兩點(diǎn)間的電勢差為 V，電壓為 V;如果將電荷量為q＝-2.0×10－6 C的電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做功為 J.
例6
電勢差與電勢的定義
-4.2×104
-2.4×104
-1.8×10-4
-1.8×104
1.8×104
3.6×10-2
鞏固練習(xí)：
1、如圖所示，在正的點(diǎn)電荷Q的電場中有a、b兩點(diǎn)，它們到點(diǎn)電荷Q的距離 r1解：Wab=qUab= -2×1.6×10-19×100J
= -3.2×10-17J <0
故是電荷克服電場力做了
3.2×10-17J的功。
2、帶電量為+3×10-6C的粒子先后經(jīng)過電場中的A、B兩點(diǎn)，克服電場力做功6×10-4J，已知B點(diǎn)電勢為50V，則（l）A、B間兩點(diǎn)間的電勢差是多少？
（2）A點(diǎn)的電勢是多少？
（3）電勢能變化了多少？
（4）把電量為-3×10-6C的電荷放在A點(diǎn)的電勢能是多
少？
解：（1）
（2）φA=UAB+φB=（-200+50）V= -150V
（3）因?yàn)榭朔妶隽ψ龉?×10-4J，所以電勢能增
加了6×10-4J。
（4）EpA=qφA= -3×10-6×(-150)J= 4.5×10-4J
3、如圖所示是某電場中的一簇等勢面，甲等勢面的電
勢為90V，乙等勢面的電勢為－10V，各相鄰等勢面間
的電勢差相等。（l）將q=+1×10-8 C的電荷從A點(diǎn)移到
B點(diǎn)，電場力做功 ；（2）將－1×10-8 C
的電荷從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場力做功 ；（3）
在圖中定性畫出幾條電場線．
·
·A
·B
·C
甲
乙
WAB=qUAB=qU甲乙
=1×10-8×[90-（-10）]J
=1×10-6J
（2）WAC=qUAC=-q·2UAB=-2×10-6J
（3）由電場線與等勢面垂直，可畫
出如右圖所示的幾條電場線。
解：（1）
4、如圖所示的電場，E=1000V/C，ab=3cm,bc=
2cm。將電荷量為q=5×10-8C的點(diǎn)電荷沿矩形abcda移動(dòng)一周。則電場力做的總功為 ；
a、b兩點(diǎn)間的電勢差Uab為 ；a、c兩點(diǎn)的電勢差Uac為 。
E
a
b
c
d
0
30V
30V
5、如圖所示，光滑的絕緣豎直細(xì)桿與以正電荷Q為圓心的圓周交于B、C兩點(diǎn)，設(shè)AB=BC=h。一質(zhì)量為m、電荷量為-q的空心小球從桿上A點(diǎn)從靜止開始下落，滑到B點(diǎn)時(shí)的速度 。
試求（1）小球滑到C點(diǎn)的速度；
（2）A、C兩點(diǎn)的電勢差。
Q·
C
B
A
解：（1）從B→C，根據(jù)動(dòng)能定理得：
mgh=mVC2/2-mVB2/2……①
而 ……②
聯(lián)立①②解得：
（2）從A→C，根據(jù)動(dòng)能定理得：mg·2h+qUAC=mVC2/2
解之得：
6、如圖所示，實(shí)線為電場線，虛
線為等勢線，且相鄰兩等勢線間的電勢差相等。一正電荷在φ3上時(shí)具有動(dòng)能20J，它運(yùn)動(dòng)到等勢線φ1上時(shí)速度為0。令φ2=0，則該電荷的電勢能Ep=4J時(shí)，其動(dòng)能大小為( ）
E
φ1
φ2
φ3
C
A) 16J ; B) 10J C) 6J； D) 4J
解：從φ3→φ1，由動(dòng)能定理有：qφ3-qφ1=0-20……①
又φ1-φ2=φ2-φ3 因φ2=0 故有 qφ1=-qφ3……②
聯(lián)立①②解得： qφ1=10J qφ3=-10J
即電荷在φ3時(shí)具有的總能量為E=Ep+Ek=（-10+20）J
由能量守恒定律可知：當(dāng)Ep=4J時(shí)，Ek=6J
7、如圖所示，在場強(qiáng)為E的水平勻強(qiáng)電場中，一根長為L的絕緣桿，兩端分別固定著帶有電量＋q和－q的小球（大小不計(jì)）?，F(xiàn)讓絕緣桿繞中點(diǎn)O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角，則轉(zhuǎn)動(dòng)中帶電小球克服電場力做功為多少？
解：絕 緣桿繞中點(diǎn)O 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角時(shí)，+q和－q 所受電場力均做負(fù)功，且數(shù)值相等。故帶電
小球克服電場力做的總功為：
W=2×qE·(1-COSα) ·L/2=qEL ·(1-COSα)
8、在兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的連線上，有與連線中點(diǎn)O等距的兩點(diǎn)a、b，則（ ）
A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)矢量相同
B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢相同
C．a(chǎn)、O兩點(diǎn)間與b、O兩點(diǎn)間的電勢之差相等
D．同一試探電荷放在a、b兩點(diǎn)的電勢能相等
BCD
9、如圖所示，B、C、D是以+Q為圓心的圓周上
的三個(gè)點(diǎn)，將一檢驗(yàn)電荷從圓內(nèi)A點(diǎn)分別移動(dòng)到B、C、D各點(diǎn)時(shí)，電場力做功是( )
A.WAB＞W(wǎng)AC B.WAD＞W(wǎng)AB
C.WAC＞W(wǎng)AD D.WAB=WAC
D

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