物理人教版（2019）必修第三册10.2电势差（共34张ppt）

(共34张PPT)
10.2 电势差
第十章 静电场
知识回顾：
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
3、电势能和电势的关系如何？
4、电势高低的判断？
沿着电场线的方向，电势逐渐降低
电势能是相对量，与零势能点的选择有关。
电势 是相对量，与零电势点的选择有关。
如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼的高度。
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可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？
电势能
重力势能
电势
高度
类
比
结论：在电场中，各点电势也会随电势零点的改变而改变，
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
0V
1V
2V
-1V
因此，电势是相对的，而电势差是绝对
但两点间的电势的差值却保持不变。
思考与讨论:
如图：在电场中，A、B、C、D各点，若以D零势点、A、B、C、电势如图，求AC、AB之间电势差分别多大？
故：电势差的值往往比电势更重要。
若以C为零势点，AC、AB之间电势差分别又是多大？
一、电势差与电势的关系
1.电势差：电场中两点间电势的差值，其绝对值也叫电压。

所以有：
UAB＝－UBA， UAC＝ UAB+UBC
（注意下标的对应）
3、单位：伏特（V） 1V=1J/C
思考：若以C点为零电势点,则A点的电势为多少 D点的电势为多少 A、D两点的电势相差多少？
4.电势有相对性，与参考面的选择有关，而电势差与零参考面的选择无关。
类比
电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？
（1）若电势差为正值，即UAB=φA-φB>0，那么φA>φB；
（2）若电势差为负值，即UAB=φA-φB<0，那么φA<φB；
5、电势差的正负表示两点电势的高低关系。
思考 ：电势与电势差有哪些区别联系？
电势
电势差
区别
联系
决定因素
相对性
数值关系
单位
标矢性
物理意义
V
都是标量，但有正负
均是描述电场能的性质的物理量
有
无
电场、位置
电场、两点位置
UAB= A- B
例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：
+
+
+
+
+
M
N
A
B
E
（1）M、N两点间的电势差UMN是多少伏？
N、M两点间的电势差UNM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？
解析
（2）当A板接地时，B板的电势为-8V
ΦM=-2V ΦN=-6V
UMN=4V
；
即
或
电荷q从电场中A点移到B点，
A
B
二、电场力做功与电势差的关系
电场力做的功:WAB=qUAB（适用于任何 电场）
说明：a、带符号计算
b、取绝对值计算，正负根据电场力做功判断
c、（WAB、q、UAB都有正负号)
d、WAB= qE·LAB只适用于匀强电场
例2.有一电荷量为q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6×10－4 J。从B点移到C点时电场力做功9×10－4 J。
(1)A与B、B与C、C与A间电势差各为多少？
(2)如果B点电势为0，则A、C两点的电势各为多少？点电荷在A、C两点的电势能各为多少？
例3、如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝6 m，bc＝10 m，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a移到b静电力做功为W1＝1.2×10－5 J，求：
(1)匀强电场的电场强度E；
(2)电荷从b移到c，静电力做的功W2；
(3)b、c两点间的电势差Ubc。
[答案]　(1)50 V/m　(2)1×10－5 J　(3)250 V
[拓展]　在[典例]中，将电荷q从a点移到c点的过程中，
静电力做的功W为多少，a、c两点的电势差Uac又是多少？
答案：2.2×10－5 J　550 V
1．某电场中的等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是（　　）
A．负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
B．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
C．电荷沿等势面AB移动的过程中，电场力始终不做功
D．正电荷由A移动到C，电场力做负功
C
2．如图所示，在处于O点的点电荷+Q形成的电场中，试探电荷+q由A点移到B点静电力做的功为W1；以OA为半径画弧OB交于C，再把试探电荷由A点移到C点静电力做的功为W2；把试探电荷由C点移到B点静电力做的功为W3。则三次静电力做功的大小关系为（　　）
A．W1=W2=W3<0
B．W1>W2=W3>0
C．W1=W2>W3=0
D．W1>W2=W3=0
C
电势高低的判断方法
　1、电场线法
　沿着电场线的方向电势逐渐降低
　2、场源电荷判断法
　离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低
　3、电势差法
　UAB>0，
UAB<0,　
<φB
>φB
地图中的等高线
三、等势面
电场中由电势相等的各点构成的曲面叫等势面。
A
+
B
C
A
-
B
C
A＝ C＞ B
A＝ C＜ B
A＝ C＞ B
A
B
C
问题：比较下列电场中A、B、C点的电势高低。
沿着电场线方向，电势将降低。
点电荷电场的等势面
1.点电荷的等势面是以点电荷为球心的同心球面。
2.电场线与等势面处处垂直，沿电场线电势降低。
3.等势面（电场线）分布越密集，电场强度越大；
等势面（电场线）分布越稀疏，电场强度越小。
1、几种常见的电场的等势面分布
等量异种电荷的等势面
1.在两点电荷连线上，沿电场线方向电势降低。
2.连线的中垂线上，各点电势相等且都等于零。
3.连线的中点，电势为零，电场强度不等于零。
O
c
d
a
b
等量同种电荷的等势面
1.在等量正点电荷连线上的各点，中点电势最低。
2.等量正点电荷中垂线上的各点，中点电势最高。
3.连线的中点，电场强度等于零，电势不等于零。
O
c
d
a
b
等势面是与电场线垂直，间隔相等，相互平行的一簇平面。
匀强电场
匀强电场的等势面
等势面越密集的地方，电场强度越大。
常见等势面
带电导体的等势面
2．等势面的性质：
①．在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功
②．电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③．等势面越密，电场强度越大
④．两个电势不等的等势面不相交，不相切
3、等势面的用途：由等势面描绘电场线。
3．关于静电场的等势面，下列说法正确的是 (　　)
A．两个电势不同的等势面可能相交
B．电场线与等势面处处相互垂直
C．同一等势面上各点电场强度一定相等
D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功
解析：若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错误；电场线一定与等势面垂直，B正确；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错误；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故D错误。
答案：B
5． (2021·辽宁大连检测)如图所示，a、b两点位于以负点电荷－Q(Q>0)为球心的球面上，c点在球面外，则 (　　)
A．a点电场强度的大小比b点大
B．b点电场强度的大小比c点小
C．a点电势比b点高
D．b点电势比c点低
解析： 负点电荷电场线和等势面如图所示，沿电场线方向电势
降低，电场线的疏密表示电场强度的大小，由此可知a、b两点
电场强度大小相等且大于c点电场强度的大小，选项A、B错误；
c点电势高于b点电势，b点电势等于a点电势，选项C错误，D正确。
答案：D
6. 如图所示，虚线 a、b 和 c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ， 一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线 KLMN 所示。由图可知（ ）
A. 粒子从 K到L的过程中，电场力做负功
B. 粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C. 粒子从K到L的过程中，电势能增加
D. 粒子从L到M的过程中，动能减少
AC
7.如图中虚线表示某个电场中的等势线，与它们对应的电势值标明在图中，直线是电势为0V的等势线上P点的切线，一个负电荷在P点时所受电场力方向为（　　）
　A.沿Pa方向
　B.垂直Pa指向右侧
　C.垂直Pa指向左侧
　D.不能作出结论
C
a
P
10V
0V
-10V
8．(多选) 如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动，图中的实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C位于同一等势面上。下列说
法正确的是(　　)
A．该粒子可能带正电荷
B．该粒子经过B点时的速度最大
C．该粒子经过B点时的加速度一定为零
D．该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能
高度、高度差
电势是相对的、电势差是绝对的
类比
电势、电势差
电势差
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
课堂小结
等势面特点
1.如图所示，B、C、D是以+Q为圆心的圆周上的三个点，将一检验电荷从圆内A点分别移动到B、C、D各点时，电场力做功是（　　）
　A.WAB>WAC
　B.WAD>WAB
　C.WAC>WAD
　D.WAB=WAC
D
D
+Q
A
B
C
ACD
B
4、（多选）如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，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
v
F
v
F