资源描述
5,电 势 差,1.,理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。,2.,掌握两点间电势差的表达公式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的关系。,3.,知道在电场中移动电荷时，静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。,重点：电势差的概念及定义式的应用。,难点：应用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。,一、电势差,1.,定义,电场中两点间电势的差值叫做,_,，也叫,_,。它与电势,零点的选取无关。,2.,表示,电场中,A,点的电势记为,A,B,点的电势记为,B,则,A,、,B,间的电势,差表示成,U,AB,=,_,或,U,BA,=,_,。,电势差,电压,A,-,B,B,-,A,3.,矢标性,电势差是标量，可以是正值，也可以是负值。当,A,点电势比,B,点电,势高时，,U,AB,为,_,；当,A,点电势比,B,点电势低时，,U,AB,为,_,。,4.,单位,国际单位是,_,。符号为,_,。,正值,负值,伏特,V,二、电势差与电场力做功的关系,(1),电荷,q,在电场中从,A,点移动到,B,点,A,、,B,两点间的电势差为,U,AB,则静电力做的功,W,AB,=_,，该公式对任何电场都成立，则,(2),在应用电场力做的功与电势差的关系式时要注意各物理量的,正负。若,q,为负,U,AB,为负,则静电力做的功为,_,功,;,若,q,为负,U,AB,为,正,则静电力做的功为,_,功。,(3),电荷在电场中移动时，电场力做的功与两点间的,_,有,关，与电荷在电场中移动的路径无关。,正,负,电势差,qU,AB,【,判一判,】,(1),电势差与电势零点的选取有关。,(),(2),电势差,U,AB,=,B,-,A,。,(),(3),在,W,AB,=qU,AB,中，,W,AB,是电荷所受的合力所做的功。,(),(4),公式,W,AB,=qU,AB,适用于任何电场。,(),提示：,(1),电势差如同高度差，与电势零点位置的选取无关，故,(1),错误。,(2),电势差,U,AB,=,A,-,B,，故,(2),错误。,(3),在,W,AB,=qU,AB,中，,W,AB,仅是电荷所受的电场力所做的功，不是电荷所受的所有力的合力所做的功，故,(3),错误。,(4),公式,W,AB,=qU,AB,对任何电场都成立，,U,AB,为电场中,A,、,B,两点间的电势差，故,(4),正确。,电势差,1.,探究电势差的概念,(1),请思考：若,A,、,B,两点间的电势差记为,U,AB,，则,B,、,A,两点间的电势差记为什么？,A,、,B,两点间的电势差与,B,、,A,两点间的电势差有什么关系？,提示：,B,、,A,两点间的电势差记为,U,BA,。,A,、,B,两点间的电势差,与,B,、,A,两点间的电势差存在的关系是,U,AB,=,A,-,B,=-(,B,-,A,)=,-U,BA,。,(2),试讨论：电势差的正负表示什么？,U,AB,0,表示什么？,U,AB,0,说明了什么？,提示：,电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低。若,U,AB,0,，则,A,B,。若,U,AB,0,则,A,0,说明,A,点电势高于电势零点电势。,2.,对电势差的理解,(1),电势差与我们力学中学的高度差相似，试结合下表比较电势差与高度差。,提示：,(2),试结合下表比较分析电势和电势差的区别与联系。,提示：,有关,无关,电场,能,电场,位置,绝对量,电势差,伏特,【,知识点拨,】,电势差与电场强度、电势和电势能的异同点,(1),电场强度、电势都是由电场本身决定的，与是否放入电荷无关；而电势能是由电场和电荷共同决定的。,(2),电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，也是反映电场力的性质的物理量；而电势和电势能是反映电场能的性质的物理量。,(3),电势、电势能的大小与电势零点的选取有关，是相对的；而电势差的大小与电势零点的选取无关。,【,探究归纳,】,1.,电势差与电势的关系,U,AB,=,A,-,B,=-U,BA,。,2.,电势差是标量，其正负表示电场中两点电势的相对高低。,【,典例,1】,如图所示，如果,B,板接地,(,取大地,的电势为零，则与大地相连的导体的电势,也为零,),，则,A,板电势为,8 V,，,M,点电势为,6 V,，,N,点电势为,2 V,。,(1),求,M,、,N,两点间的电势差是多少伏？,(2),如果改为,A,板接地，问：,B,点的电势是多大？,M,、,N,两点的电势各是多大？,M,、,N,两点间的电势差是多少伏？,【,思路点拨,】,解答本题需要把握以下三点：,(1),电势差的求法。,(2),电势的求法。,(3),电势差的值与零电势面的选取无关。,【,解析,】,(1)M,、,N,两点间的电势差,U,MN,=,M,-,N,=4 V,(2),若,A,板接地，则根据,U,AB,=,A,-,B,得，,B,=-U,AB,=U,BA,=-8 V,M,、,N,两点的电势,M,=U,MA,=-2 V,N,=U,NA,=-6 V,，,U,MN,=,M,-,N,=4 V,答案：,(1)4 V (2)-8 V -2 V -6 V 4 V,【,变式训练,】,下面说法正确的是,(),A.,电势差又叫电压,B.,电势差有正值和负值之分，是矢量,C.,电势差与电势一样，是相对量，与电势零点的选取有关,D.A,、,B,两点间的电势差是恒定的，不随电势零点的不同而改变，所以,U,AB,=U,BA,【,解析,】,选,A,。电势差虽然有正负，但正负号表示大小，不表示方向，电势差不是矢量而是标量，,B,错误；电势是相对的，与电势零点的选取有关，电势差是绝对的，与电势零点的选取无关，,C,错误；,A,、,B,两点间的电势差的关系,U,AB,=-U,BA,，,D,错误；电势差习惯上又称为电压，,A,正确。,电势差与静电力做功的关系,1.,仅在静电力作用下，电荷,q,从电场中,A,点移到,B,点，试推导静电力做功与电势差的关系。,【,思路分析,】,利用静电力做功与电势能变化的关系,W,AB,=E,pA,-E,pB,，电势能与电势的关系 ，可推导出静电力做功与电势差的关系。,提示：,电荷,q,从电场中,A,点移到,B,点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：,W,AB,=E,pA,-E,pB,;,由电势能与电势的关系 可得：,E,pA,=q,A,E,pB,=q,B,;,所以,W,AB,=q(,A,-,B,),即,W,AB,=qU,AB,或,2.,有的同学说，根据 可知电场中,A,、,B,两点的电势差,U,AB,与静电力做的功,W,AB,成正比，与试探电荷的电荷量,q,成反比，请分析其正确与否。,提示：,不正确。电势差反映了电场本身,的性质，,U,AB,仅由电荷移动的两位置,A,、,B,决定，与所经路径、,W,AB,、,q,均无关，,但可由 计算,U,AB,，而,W,AB,却由,q,、,U,AB,决定。,【,知识点拨,】,电势差、电势能、电势间的相互关系,(1),从电场力做功的角度定义电势差：电荷,q,在电场中从,A,点移到,B,点，电场力所做的功,W,AB,与电荷量,q,的比值，叫做,A,、,B,两点的电势差，即,(2),有了电势差的定义后，选一个电势零点便可确定某点的电势。电场中某点的电势确定后，电荷在该点的电势能便能确定。当该点电势为零时，电势能一定为零。,【,探究归纳,】,1.,电势差与静电力做功的关系,或 。,2.U,AB,仅由电荷移动的两位置,A,、,B,决定，与所经路径、,W,AB,、,q,均无关。,【,典例,2】,有一个带电荷量,q=-310,-6,C,的点电荷，从某电场中的,A,点移到,B,点，电荷克服电场力做,610,-4,J,的功，从,B,点移到,C,点，电场力对电荷做,910,-4,J,的功，问：,(1)AB,、,BC,、,CA,间的电势差各为多少？,(2),若以,B,点电势为零，则,A,、,C,两点的电势各为多少？电荷在,A,、,C,两点的电势能各为多少？,【,思路点拨,】,解答本题时应把握以下三点：,(1),由公式 计算两点间的电势差。,(2),电势能与电势的关系为 。,(3),电势差与电势的关系为,U,AB,=,A,-,B,。,【,解析,】,(1),方法一：,因负电荷从,A,移到,B,克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，,即：,A,B,，,U,AB,=200 V,。,因负电荷从,B,移到,C,电场力做正功，必是从低电势点移向高电势点，,即：,C,B,，,U,BC,=-300 V,U,CA,=U,CB,-U,AB,=-U,BC,-U,AB,=300 V-200 V=100 V,。,方法二：电荷从,A,移到,B,克服电场力做功即电场力做负功，,W,AB,=-6,10,-4,J,(2),若,B,=0,，由,U,AB,=,A,-,B,得：,A,=U,AB,=200 V,，,由,U,BC,=,B,-,C,，,得,C,=,B,-U,BC,=0-(-300 V)=300 V,。,电荷在,A,点的电势能,E,pA,=q,A,=-3,10,-6,200 J=-6,10,-4,J,电荷在,C,点的电势能,E,pC,=q,C,=-3,10,-6,300 J=-9,10,-4,J,。,答案,：,(1)200 V,-300 V,100 V,(2)200 V,300 V,-6,10,-4,J,-9,10,-4,J,【,规律方法,】,有静电力做功时的功能关系,1.,只有静电力做功,只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保,持不变，它们之间的大小关系为,W,电,=-E,电,=E,k,。,2.,只有静电力和重力做功,只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、,重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为,W,电,+W,G,=-(E,电,+E,p,)=E,k,。,3.,多个力做功,多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式的,能转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为,W,电,+W,其他,=E,k,。,【,变式训练,】,关于电场中的,A,、,B,两点，下列说法正确的是,(),A.,根据 可知，两点间的电势差与电场力做的功,W,AB,成正比，与移动电荷的电荷量,q,成反比,B.,把正电荷从,A,点移到,B,点，电场力做正功，则有,U,AB,0,C.,电势差的定义式中，,U,AB,与移动电荷的电荷量,q,无关,D.,电场中,A,、,B,两点的电势差,U,AB,等于把正电荷,q,从,A,点移动到,B,点时电场力做的功,【,解析,】,选,B,、,C,。,U,AB,仅由电荷移动的两位置,A,、,B,决定，与,W,AB,、,q,均无关，,A,错误，,C,正确；根据 可知，当,W,AB,0,q0,时，,U,AB,0,，,B,正确；根据 可知，电场中,A,、,B,两点的电势差,U,AB,等于把单位正电荷,q,从,A,点移动到,B,点时电场力做的功，,D,错误。,【,温馨提示,】,电场力做的功、电势差、电势能、电势是相互联系的物理量，它们之间的关系是考查的重点之一，学习中要注意理解把握它们之间的关系。,【,典例,】,图中虚线所示为静电场中的等,势面,1,、,2,、,3,、,4,，相邻的等势面之间的,电势差相等，其中等势面,3,的电势为,0,。一带正电的点电荷在静电力的作用,下运动，经过,a,、,b,点时的动能分别为,26 eV,和,5 eV,。当这一点电荷运动到某一位置时其电势能变为,-8 eV,时，它的动能应为,(),A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV,考查内容,电场中的能量守恒,【,思路点拨,】,解答本题要把握以下两点：,(1),电势为零处电势能一定为零；,(2),在只有电场力做功时，电势能与动能之和保持不变。,【,解析,】,选,C,。由题意可判断,b,点电势高于,a,点电势，设各等势面间电势差为,U,，则由能量守恒得：,-2Uq+26 eV=Uq+5 eV,所以,Uq=7 eV,，点电荷
展开阅读全文