物理人教版（2019）必修第三册10.2电势差（共24张ppt）

(共24张PPT)
10.2 电势差
第十章　静电场中的能量
学习目标
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.
3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点.
4.会用UAB＝φA－φB及UAB＝ 进行有关计算.
A
B
mg
hA
hB
hAB
在空中的A、B两点
2.选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否改变？
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.影响重力做功大小的是A、B两点之间高度值，还是A、B两点之间高度的差值呢？
一、复习旧课
某试探电荷在匀强电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？
A
B
F
E
二、引入新课
1、类比法思考：
匀强电场中两点
2、类比法分析
重力场
电场
重力
某点的高度
重力势能
重力做功
WG= EP1-EP2
两点间高度差
电势能
电场力
电场力做功
WAB= EPA-EPB
某点的电势
？？？
电势差
三、讲授新课
（一）电势差：
1、定义：电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压。
UAB= A－ B
UBA= B－ A
UAB=－UBA
2、单位：伏特 V
在电场中两点间
设电场中A点的电势为
B点的电势为
3、电势差是标量，但有正负.
（1）研究电势差时，必须指明哪两点的电势差。如UAB或UBA。
（2）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。
4、电势差的物理意义
（5）推论：
（二）静电力做功与电势差的关系
1、电荷q从电场中A点移到B点。
即
或
A
B
F
E
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
2、电势差的比值定义法：
注：电场力做功，电场力做正功WAB>0；电场力做负功WAB<0。
电荷量正负，正电荷取q>0；负电荷取q<0；
利用上式计算时，要注意WAB、q及UAB 的正负。
电荷q在电场中由一点A移到另一点B时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量的比值，叫做A、B两点间的电势差。
电势差的大小与试探电荷无关，由场源电荷和两点的位置决定。
例1 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。再把这个电荷从 B 点移动到 C 点，静电力做的功为－4.0×10-7J。
（1）A、B、C 三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？
（2）A、B 间 ，B、C 间 ，A、C 间的电势差各是多大？
（3）把电荷量为－ 1.5×10-9C 的点电荷从 A 点移动到 C 点，静电力做的功是多少？
（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C 三点可能的位置。
【解析】（1）电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点电势比B点高。电荷从B移动到C，静电力做负功，所以C点电势比B点高。
但C、B间电势差的绝对值比A、B间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点次之，B点电势最低。
（2）A、B间电势差：
B、C间电势差：
A、C间电势差：
（3）负电荷从A移动到C时，静电力做功
即静电力做正功
（4）A、B、C三点在电场的示意图可能是：
C＞ A＞ B
UAC＞ UAB
B
A
C
E
课堂练习：
证明：1 eV = 1.6×10-19 J
∵W = qU
= 1e×1 V
= 1.6×10-19 C×1 V
= 1.6×10-19 J
3、电势差与电势的区别
比较 电势φ 电势差U
联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
单位 相同，均是伏特(V)
标矢性 都是标量，且均具有正负
物理意义均是描述电场的能的性质的物理量
（三）等势面
在地图中常用等高线表示地势高低
在电场中常用等势面来表示电势高低
1、定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
2.常见等势面的分布图
b.负点电荷电场等势面
a.正点电荷电场等势面
c.等量同种点电荷电场等势面
d.等量异种点电荷电场等势面
e.匀强电场等势线及等势面的分布：
e.形状不规则的带电导体的等差等势面（线）
3.等势面的特点：
①在同一个等势面上，任何两点的电势都相等。
②在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功。
③电场线跟等势面处处垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
④电场线密集的地方等势面也密集，电场强度大，电场线稀疏的地方等势面也稀疏，电场强度小。
⑤任意两个等势面不能相交，也不能相切
⑥同一幅图中一定是等差等势面（相零等势面间电势差均相等）
例2 (多选)下列说法正确的是(　　)
A.电场中两点间的电势差大小与零电势点的选取有关
B.UAB和UBA是不同的,它们之间的关系为:UAB=-UBA
C.φ有正负,所以电势是矢量
D.若φB=0,则φA=UAB
【正确答案】BD
例3（多选）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
【正确答案】CD
例4 (多选)下面关于电势、电势差和电势能的关系,正确的是(　　)
A.电荷在某点的电势能越大,该点的电势越高
B.在电场中的两点之间移动相同电荷,静电力做功越多,这两点的电势差越大
C.由于零电势点的选取是任意的,所以电场中两点间的电势差也是不确定的
D.电场中A点电势比B点高1 V,则电荷量为10-2 C的正电荷从A移到B电势能减少了10-2 J
【正确答案】BD
课堂小结
1. 电势差：电场中两点之间的电势差值，也叫电压
公式：
单位：伏特（V）
2.电势差与电场力做功关系：电场力做功等于两点间的电势差乘以电荷量
3.等势面：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
特点：
a、在等势面上移动电荷，电势不变，电势差为0，电场力不做功
b、电场线跟等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面