新人教高中物理必修第三册课件10.2电势差（19页PPT）

第
节
2
电势差
高中物理 必修第三册
学习目标
1.知道电势差的概念，知道电势差的正负号表示两点间电势的高低。
2.推导静电力做功与电势差的关系式，会用公式WAB= qUAB计算静电力所做的功。
3.理解等势面的概念。会画常见电场的等势面。通过论证等势面一定垂直电场线，体会反证法在推理过程中作用。
类比法
重力场
电场

重力
某点的高度
重力势能
重力做功
WG= EP1-EP2
两点间高度差
电势能
电场力
电场力做功
WAB= EPA-EPB
某点的电势
？？？
A
B
C
D
0V
1V
2V
3V
思考：高度和电势都具有相对性。高度和电势与参考面及零电势点的选择有关，但两点的高度差与参考面的选择无关，电势的差值与零电势点的选择有关吗？何为电势的差值？
E
0V
1V
2V
-1V
一、电势差与电势的关系
1.定义： 电场中两点间电势的差值叫电势差，也叫电压
或者表示成
2.关系式：
3.单 位：单位“伏”，符号V。
4、问题思考
（1）电势差的大小与零势能面的选择是否有关？
（2）UAB和UBA是什么关系？
（3）电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？
（4）电势与电势差相比有什么区别和联系？
（3）电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点电势的高低．
（1）电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关：电场中两点间的电势差，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、静电力做功的大小无关．在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值．
（2）对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差，而且先后顺序不能乱．如A、B间的电势差记为UAB，B、A间的电势差记为UBA，而UAB＝－UBA.
（4）电势差与电势的比较

{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
电势φ
电势差U
区别
定义
电势能与电量比值：????＝????????????
电场力做功与电量比值：????＝????????
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，与零势能点选取有关
无，与零势能点选取无关
联系
数值关系
UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
单位
相同，均是伏特(V)，常用还有kV，mV等
标矢性
都是标量，但均具有正负
物理意义
均是描述电场能的性质的物理量
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
电势φ
电势差U
区别
定义
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，与零势能点选取有关
无，与零势能点选取无关
联系
数值关系
UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
单位
相同，均是伏特(V)，常用还有kV，mV等
标矢性
都是标量，但均具有正负
物理意义
均是描述电场能的性质的物理量
例 (多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是（ ）
A.电势与电势差均是相对量，均与零电势点的选取有关
B.UAB和UBA是不同的，它们存在关系：UAB＝－UBA
C.φA、φB都有正、负，所以电势是矢量
D.若φB＝0，则φA＝UAB
解析　电势差与零电势点的选取无关，A错误；
UAB＝－UBA，B正确；
电势虽有正、负之分，但电势是标量，C错误；
由UAB＝φA－φB知，若φB＝0，则φA＝UAB，D正确.
BD
二、静电力做功与电势差的关系
电荷q从电场中A点移到B点，电场力做功与电势差有何关系？
得
或
因
对电势差公式????????????=????????????????的理解
?
（2）不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比，只是可以利用WAB、q来计算A、B两点间的电势差UAB。
（3）电场中两点间的电势差可与高度差类比，两点间高度差越大，同一物体在重力作用下做功越多；两点间的电势差越大，同一电荷在静电力作用下做功越多。
（4）决定因素：UAB由电场本身及A、B两点的位置决定，与WAB、q无关。
（1 ）????????????=????????????????中，WAB为电荷q从初位置A点移动到末位置B点静电力做的功，WAB有正、负，UAB也有正、负，q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值。
?
三 等势面
1、定义：地理上，等高线表示地势的高低。
在电场中常用等势面来表示电势的高低。
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
2、等势面的特点：
（1）等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功；
（2）电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；
（3）等差等势面越密的地方电场强度越大
3、几种典型电场的等势面：
(1)点电荷电场中的等势面：
以点电荷为球心的一簇球面
(2)等量异种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
(3)等量同种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
(4)形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面
(5)匀强电场中的等势面：
垂直于电场线的一簇平面
例［多选］如图所示，真空中M、N处分别放置两等量异种电荷，a、b、c表示电场中的3条等势线，d点和e点位于a等势线上，f点位于c等势线上，df平行于MN。以下说法正确的是（　　）
A. d点的电势高于f点的电势
B. d点的电势与e点的电势相等
C.若将一负试探电荷沿直线由d点移动到f点，则静电力先做正功、后做负功
D.若将一正试探电荷沿直线由d点移动到e点，试探电荷的电势能增加
解析：A对：由电场线、等势线的分布特点可得d点的电势高于f点的电势。
B对：d、e两点在同一等势线上，故d点的电势与e点的电势相等。
C错：负试探电荷由d点移动到f点，静电力一直做负功。
D错：将一正试探电荷沿直线由d点移动到e点，试探电荷的电势能不变。
AB
本课小结
当堂检测
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3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号
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.下列关于UAB=WAB???? 和WAB=qUAB的理解，正确的是 （　　）
A.电场中A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比
B.在电场中A、B两点间移动不同的电荷，静电力做的功WAB和电荷量q成正比
C.UAB与q、WAB无关，但不移动电荷时UAB为0
D.WAB与q、UAB无关，但与电荷移动的路径有关
?
解析：A、C错：电势差公式UAB=WAB????采用的是比值定义法，电场中A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电荷量q、静电力做的功均无关，由电场本身决定。
B对：电场中A、B两点间的电势差是一定的，在电场中A、B两点间移动不同的电荷，静电力做的功WAB和电荷量q成正比。
D错：由公式WAB=qUAB可知，WAB与q、UAB都有关，但与电荷移动的路径无关。
?
B
3.［多选］如图所示，虚线a、b、c为三个同心圆面，圆心处为一个点电荷。现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子，分别沿PM、PN运动到M、N，M、N两点都位于圆周c上，以下判断正确的是（　 　）
A.两粒子带异种电荷 B.两粒子带同种电荷
C.到达M、N时两粒子速率仍相等 D.到达M、N时两粒子速率不相等
解析：A对，B错：由轨迹看出，点电荷左侧的带电粒子受排斥力，与中心点电荷电性相同；右侧的带电粒子受吸引力，与中心点电荷电性相反，则两粒子带异种电荷。
C错，D对：由题知，M、N两点都处于圆周c上，电势相等，两带电粒子又是从同一点P出发，则电势差UPM=UPN，静电力对两个带电粒子做的功大小相等，而从P到M的粒子静电力对其做的总功为负功，从P到N的粒子静电力对其做的总功为正功，根据动能定理知，到达M、N时两粒子的速率vMAD
4. 在电场中把一个带电荷量为6×10－6 C的负电荷从A点移到B点，克服电场力做功3×10－5 J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1．2×10－5 J，求：
(1)A与B，B与C两点间电势差；
(2)以B点为零电势点时，A、C两点的电势各为多少？
解：(1)由A到B电场力做负功WAB＝－3×10－5 J
所以UAB＝WAB/q＝－6×10－6(－3×10－5) V＝5 V
由B到C电场力做正功，WBC＝1．2×10－5 J
所以UBC＝WBC/q＝－6×10－6(1．2×10－5) V＝－2 V．
(2)以B为零电势点时，
UAB＝φA－φB，φB＝0，则φA＝5 V
UBC＝φB－φC，φB＝0，则φC＝2 V．