高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 电势差备课课件ppt

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峨眉山海拔3099 米
黄山海拔约1900公尺
第十章 静电场中的能量
§10.2 电势差
1、电场力做功的特点是什么？
静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
2、电场力做功和电势能的关系如何？
电场力做正功，电势能就减少; 电场力做负功，电势能就增加
WAB = EPA-EPB
静电力做功等于电势能的减少量
3、电势能和电势的关系如何？
电势能是相对量，与零势能点的选择有关。
电势能的变化量——电势能差 绝对量
电势 是相对量，与零电势点的选择有关。
沿着电场线的方向，电势逐渐降低;
逆着电场线的方向，电势逐渐升高
电势是一个相对量，是相对于零电势点而言的！脱离了零电势，某点电势就毫无意义！！
那么，有没有一个物理量有绝对意义呢？
在重力场中，当选取的势能零点不同时，对各点高度的描述也会不同，但是高度差不会随着势能零点的改变而改变。
在电场中，各点电势也会随电势零点的改变而改变，
因此，电势的差值往往比电势更重要。
两点间的电势的差值却保持不变。
1、电场中两点间电势的差值，叫电势差，也叫电压。
3、电势差是标量，正负不表示方向，表示两点间电势的高低。
a.电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。
b.电池的电压为1.5V，就是说其正极的电势比负极高1.5V；灯泡获得1V的电压就是说其两端间的电势之差为1V。
c.若电场中有A、B两点，φA=4V、φB=-2V，则A、B两点 的电势差是多少？
UAB=6V 或UBA=-6V
【例题1】如图，如果B板接地（取大地的电势为0，则与大地相连的导体的电势也为0）A板的电势为8V，M点的电势为6V，N点的电势为2V.则：
（1）M、N两点间的电势差UMN是多少伏？ N、M两点间的电势差UMN又是多少伏？
(2)如果是改为A板接地，B板的电势是多大？ M、N两点的电势各为多大？此时， M、N两点间的电势差UMN又是多少伏？
(2)当A板接地时，B板的电势为-8V
ΦM=-2V ΦN=-6V
地理上，等高线表示地势的高低。在电场中常用等势面来表示电势的高低。电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
2、在等势面上移动电荷，静电力做功为零
电场线从高等势面垂直指向低等势面
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
3、等势面与电场线垂直
等量异种电荷电场的等势面
等量同种电荷电场的等势面
一头大一头小的导体的等势面
等势面越密集的地方，电场强度越大。
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线（或E）⊥等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
（3）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
（5）沿电场方向电势降低最快
（6）匀强电场中电势均匀变化。
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静电力作用，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
2、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=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，静电力做正功W2.则（   　）A.W1=W2，ᵩ1＜ᵩ2＜ᵩ3B.W1=W2，ᵩ1＞ᵩ2＞ᵩ3C.W1＞W2，ᵩ1＞ᵩ2＞ᵩ3D.W1＜W2，ᵩ1＞ᵩ2＞ᵩ3
1、WAB∝G， WAB/G ——恒量hAB
1、WAB∝q，WAB/q ——恒量UAB
2、比值定义法： 高度差hAB=WG/G
2、比值定义法： 电势差UAB=WAB/q
hAB与G无关，只取决于始、末的位置。
UAB与q(包括大小、正负)无关，只取决于始、末的位置。
1、请从做功的角度，叙述高度差hAB=3m的物理意义。
2、请从做功的角度，叙述电势差UAB=3V的物理意义。
答：重量为1N的物体从A点移动到B点重力做功为3J。
答：电荷量为1C的正电荷从A点移动到B点电场力做功为3J。
思考：若移动的是负电荷呢？
答：电荷量为1C的负电荷从A点移动到B点克服电场力做功为3J。
【例题2】在匀强电场中把2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功 1.5 ×10－7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功－4.0×10－7J 。（1）比较A、B、C三点的电势高低；（2）计算A、B间， B、C间， A、C间的电势差；（3）计算把－1.5×10－9C的电荷从A点移到C点静电力做功；（4）根据以上结果，画出该匀强电场中的电场线和等势面，标出A、B、C三点可能的位置。
高度差hAB =hA - hB
hA = hAO = hA - hO
hA=hAO =WAO/G
φA =UAO= φA - φO
φA=UAO = WAO/q
一般取地面或最低点为参考点
一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点
答：电荷量为1C的负电荷从A点移动到零电势点克服电场力做功为3J；电荷量为1C的负电荷从B点移动到零电势点电荷电场力做功为3J。
1、请从做功的角度，叙述高度hA=3m和hB=-3m的物理意义。
2、请从做功的角度，叙述电势φA=3V和φB=-3V的物理意义。
答：重量为1N的物体从A点移动到零高度点重力做功为3J； 重量为1N的物体从B点移动到零高度点物体克服重力做功为3J。
答：电荷量为1C的正电荷从A点移动到零电势点电场力做功为3J；电荷量为1C的正电荷从B点移动到零电势点电荷克服电场力做功为3J。
hA=hA0= WA0/G
φA= UA0= WA0/q
【例题3】在电场线上有A、B、C三点，设C点接地，将1C的正电荷由C移到A点，电场力做功为5J；再将该电荷由A移到B，电场力做功为－8J，求φA 、 φB 分别是多大？
解：由电势的定义式可知 φA =UAC=WAC/q=
φB =UBC=WBC/q=
(－5J ) /1C=-5V
(8 J-5J )/1C=3V
或UAB=WAB/q=
(－8J ) /1C= －8V
UAB= φA －φB
φB= φA－UAB =3V
注意：WBC= WBA+WAC=8J +（-5J）
能的性质的物理量，他们的大小都跟有无试探电荷无关；而电势能的大小则与试探电荷的电荷量有关
2、电势的高低与参考点的选取有关，但电势差: 与参考点的选取无关。（这一关系类似于高度与参考平面的选取有关，高度差与参考平面的选取无关。）
；+q在φ高处Ep大，-q在φ高处Ep小）。
1、如图所示的电场中，A、B两点间的电势差UAB=20 V，将点电荷q= -2×10-9C，由A点移到B点，静电力所做的功是多少？
解：电场力所做的功WAB=UAB·q=20×（－2×10-9）= -4.0×10-8J
2、在如图所示的电场中，把点电荷q=+2×10-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=4×10-11J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？
解：由静电力做功与电势差的关系得
电势是相对的、电势差是绝对的
标量，正负表示初末位置电势高低关系
静电力做功与电势差的关系
二、 WAB=qUAB
四、φA=UAO = WAO/q
三、UAB=φA- φB UAB= - UBA
（将WAB和q正、负号一同代入）
1、将UAB和q正、负号一同代入；
2、将UAB和q的绝对值代入，根据力和位移(或运动)方向来判断功的正、负。
【例题4】在如图所示的电场中，把点电荷q=+2×10-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=4×10-11J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？
解：由电势差的定义式可知 UAB=WAB/q
=(4×10－11 )/(2×10-11)=2V
=(-4×10－11 )/(2×10-11)=-2V
将W和q的正负号代入计算
1、如图所示的电场中，A、B两点间的电势差UAB=20 V，将点电荷q= -2×10-9C，由A点移到B点，静电力所做的功是多少 ？ WAB = -4.0×10-8J
2.在电场中一条电场线上有A,B两点,如图所示,若将一电荷q=-2.0×10-6C从A点移到B点,电荷克服电场力做了4.0×10-4J的功.(1)UAB等于多大? (2)电场线的方向如何?(3)如在电场中有另一点C,已知UAC=500V,若把这一负电荷从B移到C点,电场力做功多大?
(1)UAB=200V
(3)WBC=-6 ×10－4 J
3、电场中A、B两点的电势是φA=800 V，φB= -200 V，把电荷q= -1.5×10-8C由A点移到B点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？ WAB= -1.5×10-5 J 电势能增加，增加1.5×10-5J