10.2 电势差 课件 (共25张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共25张PPT)
第2节 电势差
第十章 静电场中的能量
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
高度差
A.
E
+
F
B.
1.通过类比高度差，了解电势差的含义；掌握两点间电势差的表达式，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系。
2.会推导静电力做功跟电势差的关系式，会应用UAB=进行相关计算。
3.理解等势面的概念，会画常见电场的等势面，知道电场线一定垂直于等势面。
知识点一：电势差
1.定义：
在电场中，两点之间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
选择不同的位置作为零电势点，电场中某点电势的数值会改变，但电场中某两点之间电势的差值却保持不变。
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
E
0V
1V
2V
-1V
与高度差相似
+
F
E
A
B
在电场中两点间
？
？
？
0
显然
设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB。
UAB=φA-φB
UBA=φB-φA
UAB=-UBA
2.单位：伏特（V）
3.电势差是标量，它的正负表示：
两点电势的高低
UAB＞0
UAB＜0
A＞ B
A＜ B
4.静电力做功与电势差的关系
A
B
F
E
电荷q从电场中A点移到B点，静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。
WAB=－ Ep
＝EpA－EpB
＝q A－q B
＝q( A－ B)
＝qUAB
UAB=
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
正电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点的电势比B点的高。电荷从B移动到C，静电力做负功，所以C点的电势比B点的高。但C、B间的电势差的绝对值比A、B间的电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点次之，B点电势最低。
例：在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
例：在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
解析：A、B之间的电势差UAB==80V；
A点电势比B点电势高80V
B、C之间的电势差UBC==-200V；
C点电势比B点电势高200V
A、C之间的电势差UAC=UAB+UBC=80V-200V=-120V
例：在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（3）把-1.5×10-9 C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
解析：AC间的电势差UAC=UAB+UBC=80V-200V=-120V
电荷q'= -1.5×10-9 C从A移到C，静电力做功为WAC=q'UAC=1.8×10-7J
即静电力做正功1.8×10-7J
例：在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（4）根据以上所得结果，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。
B
A
C
E
1.关于电势差的描述，正确的是（　　）
A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关
B．电势差是标量，没有正值和负值之分
C．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关
D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的改变而改变，所以UAB=UBA
跟踪导练
C
2.在某电场中，已知A、B两点之间的电势差UAB为20V，q为-2×10-9C的电荷由A点移动到B点，静电力做的功是多少 电势能是增加还是减少，增加或者减少多少
解：根据静电力做功与电势差的关系式
WAB=qUAB
=（-2×10-9）×20J
=-4×10-8J
静电力做负功，电势能增加
,增加了4×10-8J
知识点二：等势面
思考：如何形象的表示电场中电势的高低呢？
在地图中常用等高线来表示地势的高低。
于此类似，电场中常用等势面来表示电势的高低。
A
在此面上移动电荷时
B
B′
W =0
E
B
B′
B
B′
又 W =qU
此面上各点间电势相等
1.等势面的定义：
U=0V
在电场中，电势相同的各点构成的面叫做等势面。
（1）匀强电场的等势面（线）
匀强电场的等势线
匀强电场的等势面
2.几种常见的等势面
做一做：请根据正点电荷电场线分布，画出等势面。
E
等高线
（2）正点电荷的等势面（线）
φ降低
山峰的等高线
深井的等高线
孤立负点电荷等势面
不等间距同心球面
B
A
C
φ降低
（3）负点电荷的等势面（线）
底部连在一起的两座山峰
等量同种电荷等势面
φ降低
A
B
C
o
φ降低
D
（4）等量同种电荷的等势面（线）
等量异种电荷等势面
A
o
B
C
D
φ降低
高峰与深井的等高线
（5）等量异种电荷的等势面（线）
（6）形状不规则的带电导体的等势面（线）
3.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）等差等势面的疏密反映电场强度的大小。
（4）不同等势面在空间不相交、不相切
思考：电荷数值相等的正负电荷，处于电势较高位置的电势能一定较大吗？
不一定。电场中电势高的地方，正电荷在该点具有的电势能大，电场中电势高的地方，负电荷在该点具有的电势能小。
跟踪导练
1.空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点。则 ( )
A．P、Q两点处的电荷等量同种
B．a点和b点的电场强度相同
C．c点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a到c，电势能减少
D
2.（多选）如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则（ ）
A. A点场强小于B点场强
B. A点场强方向指向x轴负方向
C. A点场强大于B点场强
D. A点电势高于B点电势
AD
一、电势差
1.定义：在电场中，两点之间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
2.单位：伏特（V）
3.电势差是标量，它的正负表示：两点电势的高低。
4.静电力做功与电势差的关系：UAB=
二、等势面
1.定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。
2.几种常见的等势面
3.等势面的特点：电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。