物理人教版（2019）必修第三册10.2电势差（共36张ppt）

(共36张PPT)
第十章 静电场中的能量
第2节 电势差
02
03
01
静电力做功
电势差
第2节 电势差
目录
CONTENTS
等势面
04
常见电场等势面
> >
新课引入:如何求+Q产生的电场中A、B、C的电势？
> >
+Q
+
+
+
+
+
+
+
+
q
+
FA
q
+
FB
A
B
q
+
C
FC
EPA
EPB
EPC
O
参考点
φA=
φB=
φC=
思考：A点电势比B点电势高多少呢？
φA-φB
（UAB）
电势差
第一部分
电势差
L
一、电势差(UAB)
1.定义:
2.定义式:
UAB=
φA-φB
UBA=
φB-φA
UAB=-UBA
=
★ UAB=
A
B
E
O
UAB=
q
+
+
q
UAB=
=EL
qE
2
2
UAB=
=EL
一、电势差(UAB)
L
1.定义:
2.定义式:
UAB=
φA-φB
UBA=
φB-φA
UAB=-UBA
=
★ UAB=
A
B
E
O
UAB=
-q
UAB=
=EL
qE
UAB=
=EL
_
UAB=
=EL
注意：
①UAB反应的是电场的性质，
与试探电荷无关
②q的正负一定要带入,
③UAB与零电势点的选取无关
此公式适应任何电场
★WAB=
qUAB
【典例1】 一电子经过A、B两点，这两点的电势差UAB=220V，电子的带电量为e=1.6×10-19C，电场力做了多少功？
功的新单位电子伏特(ev)
=-1.6×10-19C×220V
A
B
e
-
qE
解：WAB=
WAB= qUAB
-qELAB
（E、LAB未知）
=-3.52×10-17J
=-1e×220V
=-220eV
1eV=
1.6×10-19J
L
-
一、电势差(UAB)
L
1.定义:
2.定义式:
UAB=
φA-φB
UBA=
φB-φA
UAB=-UBA
=
A
B
E
O
UAB=
-q
qE
_
3.单位:
伏特(V)
4.标矢性:
标量，
有正负，
注意：
正负表A.B两点φ的高低
电势差又叫电压
UAB>0
φA>φB
UAB<0
φA<φB
1V=1J/C
★ UAB=
★WAB=
qUAB
1eV=
1.6×10-19J
【典例2】有一带电荷量q＝-3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，点电荷克服电场力做功6×10－4 J，从B点移到C点，电场力对电荷做功9×10－4 J，求A、C两点间的电势差并说明A、C两点哪点的电势较高．
=－100 V　
解:
UAC=
q
WAC
WAB+WBC
q
=
=
-6×10－4
－3×10－6
+9×10－4
　C点电势高
联 系 数值 关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
单位 相同，均是伏特(V)
标矢性 都是标量，且均具有正负
物理意义均是描述电场的能的性质的物理量 思考1：电势差U与电势φ的区别和联系？
比较 电势φ 电势差U
区 别 定义 电势能与电荷量的比值φ＝ 电场力做功与电荷量的比值U＝
决定 因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定
相对性 有，与零电势位置的选取有关 无，与零电势位置的选取无关
第二部分
静电力做功
注意：方法2、3、4适用于任何电场
二、静电力做功
1.功的定义法:
W＝qELcosθ
适用匀强电场
2.电势差法:
WAB＝qUAB
(1)加下标: WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负。
(2)不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。
3.电势能变化法:
WAB＝EPA-EPB
4.动能定理:
W电+W其他力=ΔEK
【典例3】如图所示，匀强电场的场强E＝1.2×102 N/C，方向水平向右，一点电荷q＝4×10－8 C沿半径为R＝20 cm的圆周，从A点移动到B点，已知∠AOB＝90°，求：
(1)这一过程中电场力做多少功？是正功还是负功？
(2)A、B两点间的电势差UAB为多大？
qE
L
解:(1)
WAB=
-qER
=-9.6×10－7 J
(2)
UAB=
q
WAB
=
-9.6×10－7
4×10-8
=－24 V
+
第三部分
等势面
且由高等势面指向低等势面
三、等势面
1.定义:
电势相同的点构成的面
2.特点:
(1)电场线跟等势面垂直，
A
C
B
φA>φB
=φC
+
(2)在同一等势面上移动电荷，电场力处处时时不做功，
(3)不同等势面在空间不相交、不相切
(4)同一导体表面是个等势面，
整个导体是个等势体
初末位置在同一等势面上，电场力做的总功等于0
第三部分
几种常见等势面
1.正点电荷：
+
同心圆
2.负点电荷：
-
同心圆
3.等量异种点电荷：
注意:
①
②
③
若取无穷远为参考点，
正电荷周围φ>0,
F
V
在同一等势面上移动电荷电场力不做功，
且高等势面指向低等势面。
①
②
③
负电荷φ<0
四、几种常见等势面
+
q
3.等量异种：
-Q
+Q
蜜蜂眼
+
A
B
+
正电荷从A点移到B点，电势能增加还是减小？
正电荷从高电势移到低电势，所以电势能
减小
等势面能很方便的判断电势能和电势的变化
注意：
若取无穷远为参考点，
中垂线φ=0。
四、几种常见等势面
1.正点电荷：
同心圆
2.负点电荷：
同心圆
①
③
②
④
⑤
⑥
⑦
正电荷周围φ>0,
负电荷φ<0
-Q
+Q
+
A
B
+
注意：
若取无穷远为参考点，
四、几种常见等势面
1.正点电荷：
同心圆
2.负点电荷：
同心圆
①
③
②
④
⑤
⑥
⑦
正电荷周围φ>0,
负电荷φ<0
判断ABCD四点电势的高低
A
B
C
D
φD=φC>φB>φA
3.等量异种：
蜜蜂眼
中垂线φ=0。
4.等量同种：
+Q
+Q
望远镜
3.等量异种：
蜜蜂眼
四、几种常见等势面
1.正点电荷：
同心圆
2.负点电荷：
同心圆
等量同种电荷等势面
判断ABCD四点电势的高低
A
B
C
D
φA=φD>φC>φB
4.等量同种：
望远镜
3.等量异种：
蜜蜂眼
四、几种常见等势面
1.正点电荷：
同心圆
2.负点电荷：
同心圆
5.匀强电场：
E
φA=
qES
q
=ES
A
0：参考点
qE
S
+
q
6V
4V
2V
0V
等差等势面
等差等势面为平行等距的平面
-
①
②
③
注意：对于非匀强电场，电场线密集的地方等差等势面也密集
=3N/C
=2m
四、几种常见等势面
山峰的等高线
深井的等高线
高峰与深井的等高线
四、几种常见等势面
山峰的等高线
不等间距同心球面
深井的等高线
两座高峰的等高线
四、几种常见等势面
不等间距同心球面
匀强电场的等差等势面
不规则带电导体的等势面
【典例4】如图所示，在O点放置一个正电荷．在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，试求：(1)小球通过C点的速度大小．
(2)小球由A到C的过程中电势能的增加量．
解:(1)
B-C
mgRsin300
=
1
2
mvc2
-
1
2
mv2
得:vc=
(2)A-C
mgh
+WAC
=
1
2
mvc2
得:WAC=
1
2
mgR
+
1
2
mv2
-
mgh
ΔEP=
-WAC
=
mgh-
1
2
mgR
1
2
mv2
-
【典例5】如图所示，虚线表示电场的一簇等势面且相邻等势面电势差相等，一个带正电的粒子以一定的初速度进入电场后，只在静电力作用下沿实线轨迹运动，粒子先后通过M点和N点，由此可判断出(　 )
A．N点的电势高于M点的电势
B．粒子在N点的电势能比在M点的电势能小
C．粒子在M点的速率小于在N点的速率
D．粒子在M点受到的静电力比在N点受到的静电力大
A
【典例6】如图所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面。A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是(　 )
A．A点电场强度与B点电场强度相同
B．C点电势高于B点电势
C．将电子从A点沿虚线移到B点，静电力不做功
D．将质子从A点移到C点，其电势能增加
C
【典例7】 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则(　 )
A．e点的电势大于0
B．a点和b点的电场强度相同
C．b点的电势低于d点的电势
D．负电荷从a点移动到c点时电势能增加
D
UAB= A－ B
两点的电势之差，也叫电压。
电场中电势相等的点构成的面。
WAB=－ Ep
＝EpA－EpB
＝q A－q B
＝qUAB
课堂小结
【练习1】（多选）关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是（　 ）
A．UAB表示B点相对于A点的电势差，即UAB＝φB－φA
B．φA、φB都可以有正、负，所以电势是矢量
C．UAB和UBA是不同的，它们有关系UAB＝－UBA
D．电势零点的规定是任意的，但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点
CD
课堂练习
【练习2】如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P和Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP和φQ。一带正电的粒子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等。则（　　）
A．若带正电的粒子由M点运动到Q点，电场力做正功
B．若带正电的粒子由P点运动到Q点，电场力做负功
C．直线c位于某一等势面内，φM<φN
D．直线a位于某一等势面内，φM>φN
C
课堂练习
【练习3】空间存在甲、乙两相邻的金属球，甲球带正电，乙球原来不带电，由于静电感应，两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。实线为其电场线，虚线为其等势线（相邻等势面间的电势差相等），A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则（　　）
A．A点和B点的电势相同
B．C点和D点的电场强度相同
C．正电荷从A点移至B点，静电力做正功
D．负电荷从C点移至D点，电势能增大
C
课堂练习
【练习4】某棵大树被雷电击中：此时以大树为中心的地面上形成了电场，该电场中三个等势面分布及电场中M、N两点的位置如图所示，虚线是一组等间距同心圆，M、N两点在同一半径上。下列说法正确的是（　　）
A．M点比N点电势低
B．电场强度的方向由N点指向M点
C．M、N两点间的电势差为50kV
D．电子由M移到N点，电场力做功50keV
C
课堂练习
【练习5】（多选）等间距虚线a、b、c、d表示匀强电场中的四个等势面。两带电粒子M、N沿着a、d等势面射入电场，运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示。已知M带正电，不计粒子重力，则（　　）
A．N带负电
B．等势面a的电势低于等势面b的电势
C．运动过程中，带电粒子M的电势能逐渐减小
D．运动过程中，带电粒子N的动能逐渐减小
AC
课堂练习
【练习6】（多选）在x轴上有两个固定的点电荷Q1、Q2，其电场中的电势φ在x轴正半轴上的分布如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．Q1为负电荷，Q2为正电荷
B．Q1电量小于Q2的电量
C．x1处的电场强度为零
D．电量为-q的检验电荷从x2位置移
到无穷远的过程中，电场力做功为qφ0
BD
课堂练习
谢 谢 观 看