2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第10章静电场中的能量第2节电势差课件(共16张PPT)

(共16张PPT)
电势差
从上节所学的知识我们知道，电场中各点的电势一般来说是不相等的，也就是说，电场中两点的电势存在一个差值，这个差值我们把它叫做“电势差”。
1、电势差：电场中两点间的电势之差。俗称电压。
（1）计算式： ,
（2）单位：伏特（V）
UAB=-UBA
a.电场中某点的电势，就是该点相对于零电势点的电势差
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
（3）电势差是标量。其正负表示大小。
用公式WAB=qUAB 时，WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。
2、电场力做的功（电功）：
如图所示，电荷q从电场中的A移动到B时，电场力做的功为：
我们知道，处于静电平衡状态的导体是一个等势体，若导体上各点存在电势差，则电荷就要定向移动，电场力就要做功。可见，电势差与电功有一定的关系。
A
B
猜想：电势差的大小与零电势点的选取有关吗？
无关
小结：
1、电势差
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（
和电势
都是描述电场的
大，-q在φ高处Ep小）。
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
巩固练习：
1、（P25之3）
2、如图所示，在正的点电荷Q的电场中有a、b两点，它们到点电荷Q的距离 r1解：Wab=qUab= -2×1.6×10-19×100J
= -3.2×10-17J <0
故是电荷克服电场力做了
3.2×10-17J的功。
3、带电量为+3×10-6C的粒子先后经过电场中的A、B两点，克服电场力做功6×10-4J，已知B点电势为50V，则（l）A、B间两点间的电势差是多少？
（2）A点的电势是多少？
（3）电势能变化了多少？
（4）把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能是多
少？
解：（1）
（2）φA=UAB+φB=（-200+50）V= -150V
（3）因为克服电场力做功6×10-4J，所以电势能增
加了6×10-4J。
（4）EpA=qφA= -3×10-6×(-150)J= 4.5×10-4J
4、如图所示是某电场中的一簇等势面，甲等势面的电
势为90V，乙等势面的电势为－10V，各相邻等势面间
的电势差相等。（l）将q=+1×10-8 C的电荷从A点移到
B点，电场力做功 ；（2）将－1×10-8 C
的电荷从A点移到C点，电场力做功 ；（3）
在图中定性画出几条电场线．
）将 C的电荷从A点移到C点，电场力做功 ；（3）在图中定性画出几条电场线．
　　甲等势面电势 V，乙等势面电势 V，各相邻等势面间电势差相等，则B的电势 V．A点电势 V，C点电势 V．
　　（1）A、B间电势差 V，正电荷从A到B是电场力做功，功的大小 ．
　　（2）A、C间电势差 V，负电荷从A到C是克服电场力做功，即电场力做负功，功的大小 ．
　　（3）如图中的实线所示，作图时要求过各点的电场线要与等势面垂直；电场线的箭头由电势高处指向电势低处；电场线的疏密要合理，根据给出的五个等势面相邻之间的电势差相等，则等势面稀疏之处的场强较小，等势面紧密之处的场强较大，电场线左边较疏，右边较密．

　　答：（l） ；（2） ；（3）见图
·
·A
·B
·C
甲
乙
WAB=qUAB=qU甲乙
=1×10-8×[90-（-10）]J
=1×10-6J
（2）WAC=qUAC=-q·2UAB=-2×10-6J
（3）由电场线与等势面垂直，可画
出如右图所示的几条电场线。
解：（1）
5、如图所示的电场，E=1000V/C，ab=3cm,bc=
2cm。将电荷量为q=5×10-8C的点电荷沿矩形abcda移动一周。则电场力做的总功为 ；
a、b两点间的电势差Uab为 ；a、c两点的电势差Uac为 。
E
a
b
c
d
0
30V
30V
6、如图所示，光滑的绝缘竖直细杆与以正电荷Q为圆心的圆周交于B、C两点，设AB=BC=h。一质量为m、电荷量为-q的空心小球从杆上A点从静止开始下落，滑到B点时的速度 。
试求（1）小球滑到C点的速度；
（2）A、C两点的电势差。
Q·
C
B
A
解：（1）从B→C，根据动能定理得：
mgh=mVC2/2-mVB2/2……①
而 ……②
联立①②解得：
（2）从A→C，根据动能定理得：mg·2h+qUAC=mVC2/2
解之得：
7、如图所示，实线为电场线，虚
线为等势线，且相邻两等势线间的电势差相等。一正电荷在φ3上时具有动能20J，它运动到等势线φ1上时速度为0。令φ2=0，则该电荷的电势能Ep=4J时，其动能大小为( ）
E
φ1
φ2
φ3
C
A) 16J ; B) 10J C) 6J； D) 4J
解：从φ3→φ1，由动能定理有：qφ3-qφ1=0-20……①
又φ1-φ2=φ2-φ3 因φ2=0 故有 qφ1=-qφ3……②
联立①②解得： qφ1=10J qφ3=-10J
即电荷在φ3时具有的总能量为E=Ep+Ek=（-10+20）J
由能量守恒定律可知：当Ep=4J时，Ek=6J
8、如图所示，在场强为E的水平匀强电场中，一根长为L的绝缘杆，两端分别固定着带有电量＋q和－q的小球（大小不计）。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动中带电小球克服电场力做功为多少？
解：绝 缘杆绕中点O 逆时针转动α角时，+q和－q 所受电场力均做负功，且数值相等。故带电
小球克服电场力做的总功为：
W=2×qE·(1-COSα) ·L/2=qEL ·(1-COSα)
9、在两个等量同种点电荷的连线上，有与连线中点O等距的两点a、b，则（ ） A．a、b两点的场强矢量相同 B．a、b两点的电势相同 C．a、O两点间与b、O两点间的电势之差相等 D．同一试探电荷放在a、b两点的电势能相等
BCD
10、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
作业：
如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形，AB=4cm，BC=3cm。把电荷量q=-2×10-10C的点电荷由A点移到B点，电场力做功4.8×10-8J；再由B点移到C点克服电场力做功4.8×10-8J。若取B点的电势为零，求A、C两点的电势和场强方向。
A
B
C
解：把电荷从A点移到B点时：
UAB=WAB/q=4.8×10-8/(-2×10-10)V=-240V
因φB=0, 故φA=UAB+ φB=-240V
把电荷从B点移到C点时：
UBC=WBC/q=4.8×10-8/(-2×10-10)V=-240V
因φB=0, 故φC=UBC+ φB=-240V
因φA= φC，故A、C在同一等势线上。从而
电场线的方向垂直于AC斜向上。如图所示.
A
B
C