物理人教版（2019）必修第三册10.2电势差 （共28张ppt）

(共28张PPT)
10.2 电势差
在高压电线杆上通常可以看到“高压危险”的警示牌，媒体上也经常播送一些由于高压造成的伤亡事件，人体所能承受的最大安全电压只有36V，可户外的高压线电压高达几万甚至几十万伏，奇怪的是，落在高压线上的小鸟却安然无恙，你知道是为什么吗？
因为小鸟两脚间的电势差很小
思考：
问题引入
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还是楼的高度呢？
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？
A
B
F
E
问题引入
一、电势差
1.定义：在电场中，两点间电势的差值叫电势差，也叫电压。
2.表达式：电场中A点的电势记为φA,B点的电势记为φB,
则A、B间的电势差表示成UAB=φA-φB
3.单位:国际单位是伏特,简称伏，符号:V
A
B
C
D
15V
5V
0
－3V
例：如图为某电场中的几条电场线，电场中的各点的电势已经标出，试求UAB、UDC
思考：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？
4.标量：没有方向，有正负。正负表示两点电势的高低关系。UAB>0代表A点电势比B高，UAB<0代表A点电势比B低。
问题：电场中某点电势与零电势点的选取有关，那么电势的差值与零电势点的选取有关吗？
_
A
B
真空中有一负点电荷的周围有两点A、B，如图所示。将q=2×10-8c的电荷从A点移动无穷远，克服电场力做功为WA=8×10-8J，将它从B点移动无穷远克服电场力做功WB=6×10-8J。
(1)求q在A、B点的电势能。
(2)求q在A、B点的电势
（3）A、B两点的电势差？
做一做：
若以B点为零电势点，求
（1）q在A、B点的电势能。
（2）A、B点的电势
（3）A、B两点的电势差？
-8X10-8J，-6X10-8J
-4v，-3v
-2X10-8J，0J
-1v，0v
-1v
-1v
5.电场中电势是相对的，电势差是绝对的，与零电势点的选取无关。
选择不同的位置作为零电势点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点之间电势的差值却保持不变。
可与高度、高度差类比，参考面不同高度一般不同，但高度差是定值。
；
1.公式推导：如图所示，将一电荷q从电场中A点移到B点：
A
B
E
静电力所做的功为：
即
或
思考：1、UAB由什么决定？与WAB、q有关吗？
由电场本身的因素决定，与WAB、q无关
2、WAB 跟q、UAB有关吗？
跟q、UAB都有关
比值定义式
二、静电力做功与电势差的关系
A
B
如图，电荷q从电场中的A移动到B，已知A点电势φA，B点电势φB，求电场力做的功。
普遍适用，各量均带正负号.
电势差的另一种定义方法-比值定义法
电势差由场源电荷和两点的位置决定，与WAB、q无关。故电势差反映了电场本身的性质。
【例题】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间和A、C间的电势差各是多大？
（3）把－ 1.5×10-9C电荷从A移到C点，静电力做多少功？
（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（1）电荷从A点移动到B点，静电力做正功，所以A点电势比B点电势高。电荷从B点移动到C点，静电力做负功，所以C点电势比B点电势高。但C、B之间电势差的绝对值比A、B之间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点电势次之，B点电势最低。
（2）根据静电力做的功与电势差的关系，A、B间的电势差
A 点电势比 B 点电势高 80 V, ，同理
C 点电势比 B 点电势高 200 V。
A、C 间的电势差
UAC ＝ UAB ＋ UBC ＝ － 120 V
【例题】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。
（2）A、B间，B、C间和A、C间的电势差各是多大？
（3）WAC ＝ q′ UAC ＝（－ 1.5×10-9 ）×（－ 120） J ＝ 1.8×10-7J
（4）电场分布示意图和 A、B、C 三点可能的位置如图 所示。
【例题】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。
（3）把－ 1.5×10-9C电荷从A移到C点，电场力做多少功？
（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。
三、等势面
1、地图中的等高线
导学探究　(1)类比地图上的等高线，简述什么是等势面？
答案　电场中电势相等的各点构成的面
(2)当电荷从同一等势面上的A点沿等势面移到B点时，电荷的电势能是否变化？静电力做功情况如何？
答案　不发生变化　静电力不做功
假设两等势面相交
交点会同时具有两个电势值
那么两等势面一定不相交吗？
我们知道两电场线一定不相交，
反证法
三、等势面
1、定义：把在电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。
2、等势面的特点：
（1）同一等势面上移动电荷，静电力不做功；
（2）电场线跟等势面垂直，并且有电势高的等势面指向电势低的等势面；
（3）等势面和电场线都可以用来描绘电场.等差等势面的疏密反映电场强度的大小。等差等势面密的地方,电场较强;等差等势面疏的地方,电场较弱;
（4）不同等势面在空间不相交、不相切
3．几种典型的电场的等势面
等势面 图形 特点
点电荷
等量异种点电荷
以点电荷为球心的一簇球面，越往外越疏
两簇关于中垂线对称的曲面，中垂线为等势线
等势面 图形 特点
等量同种点电荷
匀强电场
形状不规则的带电导体
两簇对称的曲面，等量正电荷连线中点电势最低，中垂线上中点电势最高，等量负电荷情况相反
垂直于电场线等间距的一簇平面
不规则球面，越尖锐处越密
（1）由等势面可知电场中电势的高低；
（2）能求出在等势面间移动电荷的过程中静电力所做的功；
（3）由等势面可判断场强的方向（等势面一定处处与电场线垂直）
（4）能判断场强的大小（等差等势面密的地方场强大）
4. 等势面的应用：
1.判断下列说法的正误.
(1)电势差与电势一样，是相对量，都与零电势点的选取有关.(　　)
(2)电势差是一个标量，但是有正值和负值之分.(　　)
(3)若电场中两点间的电势差UAB＝1 V，则将单位正电荷从A点移到B点，静电力做功为1 J.(　　)
(4)将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将电荷量为－q的电荷从B点移到A点，静电力所做的功相同.(　　)
(5)电荷在等势面上移动时不受静电力作用，所以静电力不做功.(　　)
×
√
√
×
√
针对训练1　将一个电荷量为－2.0×10－8 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功4.0×10－8 J，则M点电势φM是多少？若将该电荷从M点移到N点，静电力做功1.4×10－7 J，则N点的电势φN是多少？M、N两点的电势差UMN是多少？
答案　－2.0 V　5.0 V　－7.0 V
2．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
3．电场中有a、b两点，已知φa＝－500 V，φb＝1 500 V，将电荷量为q＝-4×10－9 C的点电荷从a移到b时，电场力做功为（　　）
A．负功　8×10－6 J
B．正功　8×10－6 J
C．负功　4×10－6 J
D．正功　4×10－6 J
B
4．在电场中A、B两点间的电势差为UAB=75V，B、C两点间的电势差为UBC=-100V，则A、B、C三点电势高低关系为（　　）
A．φA＞φB＞φC
B．φA＜φC＜φB
C．φC＞φA＞φB
D．φC＞φB＞φA
C
在高压电线杆上通常可以看到“高压危险”的警示牌，媒体上也经常播送一些由于高压造成的伤亡事件，人体所能承受的最大安全电压只有36V，可户外的高压线电压高达几万甚至几十万伏，奇怪的是，落在高压线上的小鸟却安然无恙，你知道是为什么吗？
因为小鸟两脚间的电势差很小
思考：