2.2 电势与等势面 教案 (3)

2.2
电势与等势面
教案
一、教学目标
1．知道什么是等势面，理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．
2．知道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．
3．知道处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面．
4．知道实际中常取地球或与地球相连的导体作为电势的参考位置，认为它们的电势为零．
二、重点难点
重点：理解在等势面上移动电荷电场力不做功，电场线跟等势面垂直．
难点：从等势面的分布来确定电场线的大致分布．
三、教与学
教学过程：
我们已引入了电势、电势差来反映电场具有能的性质．用电势和电势差来描述电场，具有计算方便、测量容易的优点，但对整个电场的电势分布不能给人一目了然的全景，因此我们将引入等势面来形象地反映电场中电势的分布情况．
（一）等势面的概念
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面．
【说明】若从空间转为在平面内研究电场，相应的等势面为等势线．
2．用等势面来表示电场中电势的高低类似于在地图上用等高线表示地形的高低．
3．电场中等势面的形状．
（1）点电荷的电场：等势面是以点电荷为球心的一族球面，如图所示．
（2）等量异种点电荷的电场：等势面如图所示，两点电荷连线的中垂面为一个等势面．
（3）等量同种点电荷的电场：等势面如图所示．
（4）匀强电场：等势面是垂直于电场线的一族平面，如图所示．
（二）等势面的性质
1．沿同一等势面移动电荷时，电场力不做功
根据，在同一等势面上任意两点间的电势差为零，所以电场力做功为零．
2．电场线跟等势面垂直，并且由高电势的等势面指向低电势的等势面．
在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功，这表明电荷受的电场力方向与电荷的移动方向（在等势面上）始终保持垂直，所以电场钱眼等势面垂直．由于沿电场线方向电势一定降低，所以电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面．
3．两个电势不等的等势面不能相交
因为电场中某处相对参考点来说电势是确定的，如果两个电势不等的等势面相交，那么在相交处会出现两个电势值，而不是一个确定的值，所以不同电势的两等势面不能相交．
（三）等势面的用途
1．利用等势面可以形象地描述电场具有能的性质．
2．由等势面来给制电场线．
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，这样就知道了所研究的电场．
（四）处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面
因为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电荷电场力都不做功，表明导体内各点（包括表面）的电势都相等，所以整个导体是等势体，导体表面是等势面．
1．推论：导体处于静电平衡时，导体表面外侧的电场线跟导体表面垂直．
2．地球是处于静电平衡状态的大导体．
（1）跟地球相连的导体是等势体
（2）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考，认为它们的电势为零．