高中物理 2.3 电势差课件 鲁科版选修31.ppt

第3节电势差 第2章电势能与电势差 学习目标 第2章电势能与电势差 一 电势差与电场力做功1 电势差 电场中两点电势的差值叫做 在电路中也称为 设电场中a点的电势为 a b点的电势为 b 则uab 2 电场力做功与电势差的关系 在电场中a b两点间移动电荷q的过程中 电场力做的功w等于电荷量q和这两点间的电势差uab的 其数学表达式为w 电势差 电压 a b 乘积 quab 3 w的单位 焦耳 用j表示 在研究原子 原子核时 常用电子伏特做 的单位 国际符号是 1ev j 二 电场强度与电势差的关系1 在匀强电场中 电场强度等于 单位距离上的电势差 能量 ev 1 6 10 19 沿场强方向 电势差 沿场强方向 三 示波器的工作原理1 构造 示波器是一种常用的观测 的仪器 它还可以用来测量电信号的 等参数 2 示波器分为 示波器和 示波器两类 3 阴极射线管示波器主要由 和 组成 示波管内抽成 电信号波形 周期 频率 电压 阴极射线管 数字 电子枪 偏转电极 荧光屏 真空 2 标量性 电势差是标量 但有正 负 其正负表示两点电势的高低 可表示为uab uba 电势差的大小叫电压 u uab uba 3 绝对性 电场中两点间的电势差只与两点的位置有关 与零电势点的选取无关 只要两点是确定的 两点间的电势差就是确定值 电势差与电场力做功关系的理解 2 电势差与电场力做功的关系在电场中任意两点间移动电荷时电场力做的功与电势差的关系为wab quab 此公式适用于任何电场 用该公式处理问题时 通常有两种方法 1 标量运算公式中的各个物理量均为标量 又都有正 负 所以计算时将各量的正 负号带入 一并进行运算 这样可直接得出结果 计算中注意w与u的 脚标 的对应关系 即wab quab wba quba 2 绝对值运算wab quab可简化为w qu 计算中只考虑各物理量的绝对值 得出结果后 再根据题意判定电场力做功的正 负 在电场中把一个带电荷量为6 10 6c的负电荷从a点移到b点 克服电场力做功3 10 5j 再将电荷从b移到c点 电场力做功1 2 10 5j 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 思路探究 应用公式wab quab计算电势差时 相关物理量的正负号怎样处理 因为电场力做正功 所以负电荷是由电势低处向电势高处运动的 所以b点电势比c点电势低 2 因为a点电势比b点电势高5v 所以 a 5v 由于b点电势比c点电势低2v 所以 c 2v 答案 1 5v 2v 2 5v2v 规律总结解此类问题时 用标量运算法可以直接得出电势差的正 负或者电场力做功的正 负 由于带着 脚标 的正 负号进行运算 比较容易出错 因此没有把握时可以采用绝对值运算法 再对电势的高低或功的正负进行判断 1 如图所示 电场中a b两点间的电势差为30v 一个电荷量为5 10 8c的正点电荷由a点运动到b点 电场力对点电荷做了多少功 b c两点间的电势差大小为15v 该点电荷从b点运动到c点 电场力对点电荷做了多少功 解析 根据电场力做功与电势差的关系得wab quab 5 10 8 30j 1 5 10 6j wbc qubc 5 10 8 15 j 7 5 10 7j 答案 1 5 10 6j 7 5 10 7j 1 在匀强电场中 电势差与电场强度的关系为u ed 表明电场强度越大 场强方向单位距离的电势差越大 3 利用u ed计算时 应注意 1 该公式只适用于匀强电场 2 公式中的d为场强方向上的距离 电场强度与电势差关系的理解 特别提醒 1 应用公式u ed分析及计算时要特别注意d是沿电场线方向的距离 2 由公式u ed可知 沿场强方向电势降低最快 如图所示 两平行金属板a b始终与电源两极相连 电源电压为8 0v 两板的间距为2cm 且b板接地 两板间有c d两点 c距a板0 5cm d距b板0 5cm c d两点间连线长度为1 5cm 则两板间的场强为 v m c d两点的电势差ucd v c点的电势为 v d点的电势为 v 400 4 6 2 借题发挥两块平行带电金属板间的电场是匀强电场 电场中某点电势的正负由零电势点的选取及电场的方向决定 2 如图所示 在xoy平面内有一个以o为圆心 半径r 0 1m的圆 p为圆周上的一点 o p两点连线与x轴正方向的夹角为 若空间存在沿y轴负方向的匀强电场 电场强度大小为e 100v m 则o p两点的电势差可表示为 a uop 10sin v b uop 10sin v c uop 10cos v d uop 10cos v a 解析 在匀强电场中 两点间的电势差u ed 而d是沿场强方向上的距离 所以dop rsin 故uop 100 0 1 sin 10sin v 故选a 2 已知电场中几点的电势 如果要求某点的电势时 一般采用 等分法 在电场中找与待求点电势相同的等势点 等分法也常用在画电场线的问题中 3 在匀强电场中 相互平行的相等的线段两端点电势差相等 应用这一点可求解电势 等分法计算匀强电场中的电势 范例 如图所示 a b c d是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知a b c三点的电势分别是 a 15v b 3v c 3v 由此可以推断d点电势 d是多少 思路点拨 解此题的关键是灵活应用匀强电场中电场线与等势线的关系及场强和电势差的关系 答案 9v 名师点评 1 匀强电场的等势面和电场线相互垂直 每隔相等