鲁科版(2019)新教材高中物理必修3 第2章 电势能与电势差 第2节 电势与等势面课件(共17张PPT)

(共17张PPT)
电势与等势面
探究1：如何描述电场的能的性质？
电场中 不同位置 电荷q 电势能Ep
A点
B点
表明：电荷的电势能与场中的位置有关。
qEd1
qEd2
E
·
·
A
B
·
o
+q
d1
d2
F
零电势能点
电场中 不同位置 电荷q 电势能Ep
A点
B点
qEd1
qEd2
E
·
·
A
B
·
o
+q
d1
d2
探究2：能否用电势能 来描述电场的能的性质呢？
+2q
2qEd1
+3q
3qEd1
表明：不能用电势能来描述电场的能的性质。
电场中 不同位置 电荷q 电势能Ep
A点
B点
同一位置，Ep/q相同
Ep/q与试探电荷q、电势能 均无关。
不同位置，Ep/q不同
故比值Ep/q，能反映电场的能的性质。
Ep/q与场中位置有关
+2q
+3q
探究3：那么用什么物理量来描述电场的能的性质？
qEd1
2qEd1
3qEd1
qEd2
Ed2
Ed1
Ed1
Ed1
3、比值Ep/q能反映电场的能的性质，
这一结论也适用于非匀强电场。
2、在电场中不同的点，比值Ep/q一般是不同的。
1、在电场中的同一点，比值Ep/q是恒定的，与q无关。
理论和实践表明：
一、电势
1.定义:电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值，称为
该点的电势，用符号 表示。
2.定义式:
3.单位: 伏特(V)，1 V = 1 J/C
4.标量: 无方向，有正、负、零值，正负表示电势的高低
5.电势具有相对性：确定电势,应先规定电场中的零电势点。
通常选离场源电荷无穷远处为零电势点；
在实际问题中，常选地球为零电势点。
比值定义法
计算时各量要代入正负号
6.理解
（3）电势由电场本身的性质决定，与试探电荷q是否存在、电荷的正负、
电荷量的大小及具到的电势能Ep都无关。
（1） 为定义式，适用于一切电场。
（2）电势是描述电场能的性质的物理量，
场强是描述电场力的性质的物理量；
电势高低与场强大小没有必然联系。
（4）电势能：
电势 反映电场的能的性质；
正电荷在电势越高的点具有的电势能越大，反之越小；
负电荷在电势越高的点具有的电势能越小，反之越大。
例2
如图所示，匀强电场的场强为30N/C,A、B、C是电场中
同一条电场线上的三个点，相邻两点的距离均为10cm。
（1）以C点为零电势点，求A、B两点的电势；
（2）A、B、C三点中哪个点的电势最高？
哪个点的电势最低？
解：（1）以C点为零电势点，正电荷q从A点或B点 沿电场线移动距离d到C点，静电力做正功，有
W=qEd
(2)以C点为零电势点，A、B、C三点的电势分别为6V、3V、0V,
故A点电势最高，C点电势最低。
电荷q在A点或B点的电势能Ep=W,根据电势定义，有
规律：
沿电场线方向电势逐渐降低
课堂练习1
试比较图示电场中A、B两点的电势高低和场强大小
方法点拨：
1、电场线的疏密表示场强大小
2、沿电场线方向电势降低
3、场强大小与电势高低没有必然联系
·
A
B
·
E
二、等势面
1.定义：电场中电势相等的点所构成的面，叫等势面。
2.意义：象电场线一样也用来描绘电场分布情况。
3.特点：
（1）等差等势面疏密表示场强大小
（2）电荷沿等势面移动，静电力不做功，
等势面与电场线处处垂直。
（3）电场线方向由电势高的等势面
指向电势低的等势面。
为什么等势面与电场线处处垂直呢？
孤立正点电荷
孤立负点电荷
4.几种常见电场的等势面
孤立正/负点电荷电场的等势面特点：
（1）一系列以点电荷为球心的同心球面（虚线），与电场线处处垂直。
（2）越靠近球心等势面越密，场强越强。
（3）选无穷远为零电势点，越靠近正电荷等势面的电势越高，正电荷周围电势
都为正值；越靠近负电荷等势面的电势越低，负电荷周围电势都为负值。
等量异种电荷电场的等势面
等量异种电荷电场的等势面特点：
1.沿正电荷到负电荷连线等势面的电势降低，连线的中垂面电势为零（无穷远为零电势点）
等量同种电荷电场的等势面
等量同种电荷电场的等势面特点：
（以两正电荷为例，无穷远处为零电势点）
1.沿两正电荷连线等势面的电势先降低后升高，中点电势最低；在连线中垂面上中点电势最高，向两侧电势降低 。
2.中垂面两侧等势面形状对称，
靠近正电荷一侧电势都为正值，
靠近负电荷一侧电势都为负值。
2.中垂面两侧等势面对称，都为正值。
匀强电场的等势面
匀强电场的等势面特点：
与电场线垂直、平行、等距的一簇平面
5. 等势面的用途
实际中测量电势比测定场强容易，所以常用等势面研究电场，先测绘出等势面的形状和分布，再根据电场线与等势面相互垂直，绘出电场线分布，从而对电场的电场强度和电势的分布有直观、定性的了解。
C
A
D
B
a
b
E
下列说法正确的是(　　)
①在同一等势面上各点的电场强度必定相等
②两等势面一定相互平行
③若相邻两等势面间的电势差相等，则等势面密的地方电场强度大
④沿电场强度的方向等势面的电势逐渐降低
课堂练习2
A．①②　　B．②③ C．②④ D．③④
D
课堂练习3
D
课堂小结
1．电势：反映电场的能的性质。
（1）定义式:
（2）单位：V
（3）电场中某一点的电势与试探电荷无关，取决于电场本身。
2.等势面：形象描述电场
（3）常见几种电场的等势面
（1）定义：电场中电势相等的点所构成的面
（2）特点：与电场线处处垂直、沿等势面移动电荷电场力不做功