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文档简介
电场能的性质,要点疑点考点,课前热身,能力思维方法,延伸拓展,要点疑点考点,一、电势差与电势1.电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力做功与电量的比值WAB/q,叫做A、B两点间的电势差.用公式表示即为:UAB=WAB/q2.电势差是描述电场中能的性质的物理量,它只与电场本身的性质有关,与试探电荷和零电势面的选取无关,是个绝对量.,要点疑点考点,3.电势也是描述电场基本性质的物理量,是相对量.电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考点(即零电势点)时电场力所做的功.在一个静电场中,只有规定了零电势后才能确定其他各点的电势.通常取无穷远处电势为0;实际应用中常取大地电势为0.4.电势差、电势的单位都为V,1V=1J/C.,要点疑点考点,5.电势差、电势都是标量,但有正负.电势的正、负表示比零电势高还是低;电势差规定为UAB=A-B,其正负表示A、B两点电势的高低关系,显然,UAB=-UBA6.电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面,也是人为假想的一种描述手段,实际不存在.,要点疑点考点,二、电势能及电场力做功W与电势能变化的关系1.电荷在电场中具有电势能.一个电量为q的电荷处在电势为的地方时,它具有的电势能可用=q计算.具体计算时,、q、都有正负.由于电势具有相对性,故电势能的值也只有相对意义.2.如果规定无穷远处电势为零,则正点电荷中电势都为正值.正负电荷在其中的电势能就分别是正值和负值.负点电荷电场中各点电势却为负值.正、负电荷在其中的电势能就分别是负值和正值.,要点疑点考点,3.与W间关系:电场力作正功,电势能减少;电场力作负功,电势能增加,即W=-.4.匀强电场中可用W=Fscos计算电场力做功.5.在一切电场中计算电场力做功均可使用公式:WAB=qUAB,具体计算时,q、UAB均有正负,故计算得到的WAB也有正负.6.电场力做功与重力作功一样,只与始末位置有关,与路径无关.,要点疑点考点,三、电场线与等势面、场强与电势差的关系1.电场线方向也可以反映电场中各点电势高低,沿电场线方向电势降低,而且是降低最快(空间比较)的方向.2.电场线总与等势面垂直;按相同标准,电场线越密的地方,等势面也越密.,要点疑点考点,3.在同一等势面上,任何两点之间的电势差一定为0,移动电荷时电场力做功也一定为0.4.电场中某一点的电势大小与场强大小无直接关系,但匀强电场中两点之间,有U=Ed,式中各量都以绝对值代入,d指两点之间沿场强方向的距离.,课前热身,1.下列说法中正确的是(D)A.电场线密处场强大,电势高B.沿电场线方向场强减少,电势降低C.在电势高处电荷具有的电势能大D.场强为0处,电势不一定为0,课前热身,2.关于电场强度的概念,下列说法中正确的是(AD)A.电场强度的方向是指向电势降低最快的方向B.电场强度的方向是指向电势降低最大的方向C.电场强度在数值上等于电势差与距离的比值D.电场强度在数值上等于沿匀强场强方向每单位距离上的电势差,课前热身,3.把一试探电荷q=10-10C放在某一电场中A点,具有电势能为10-8J,则该点的电势为A=100V;若在该点放入另一电荷q=210-10C,则该点电势为A=100V.,课前热身,4.在上一课时的“课前热身”第4题的四个图中分别画出电势差依次相等的几个等势面的大致分布,并比较每一个图中各点电势的高低变化情况.,能力思维方法,【例1】如图9-2-1所示,P、Q是两个电量相等的正的点电荷,它们连接的中点是O,A、B是中垂线上的两点,OAOB.用EA、EB、A、B分别表示A、B两点的场强和电势,则(),能力思维方法,A.EA一定大于EB,A一定大于BB.EA不一定大于EB,A一定大于BC.EA一定大于EB,A不一定大于BD.EA不一定大于EB,A不一定大于B,能力思维方法,【解析】点电荷的场强E=kq/r2是矢量,所以A、B两点的场强是P、Q两点在该处产生场强的矢量和.A点距P、Q两点距离小于B点距P、Q两点距离,但同时两矢量的夹角A点的较B点的要大,所以EA不一定大于EB,排除A、C选项.由等量同种电荷产生的电场中电场线分布可知此题中A、B段场强方向为由A指向B所以AB.【答案】B,能力思维方法,【解题回顾】关于A、B两点场强的比较还可以根据这条中垂线上场强的大小关系比较,O点和无穷远处场强为0,沿此中垂线由O点到无穷远处场强应先增大后减小,A、B两点分别处在哪一阶段呢?,能力思维方法,【例2】如图9-2-2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三点的电势分别为A=15V,B=3V,C=-3V,由此可得D点电势D=9V.,能力思维方法,【解析】点如图9-2-3所示,连接A、C两点,取D、B为AC的三等分点,UAC=18V,D点电势为9V,B电势为3V,B点与B点等势,将等势的两点连起成一等势面BB,连接DD,可以证明DDBB.所以DD也是一个等势面,所以D点电势D=D=9V.,能力思维方法,【解题回顾】根据已知几个点电势值,利用等分法在电场中找等势点,是解决此类问题的最基本也是最有效的方法,但不是惟一方法.例如,由本题条件可知该电场方向为斜向下,设场强E与AB成角,正方形边长为d,如图9-2-4所示,,能力思维方法,则UBC=Edsin=3-(-3)=6V,UAD=Edsin=15-UD.由两式可解得UD=9V,另外,还可根据匀强电场沿任何同一方向在空间上是均匀变化的,所以有UAB=UDC,也可求得UD=9V.可见只要对所学知识灵活运用,方法是很多的.,能力思维方法,【例3】如图9-2-5所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点,质量为m,带电量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑.已知qQ,AB=h,小球滑到B点时速度大小为.,图9-2-5,能力思维方法,求:(1)小球由A到B过程中电场力做的功;(2)AC两点的电势差.,能力思维方法,【解析】(1)对于小球由AB的过程,重力对其做正功,又由正点电荷的电场分布及方向可知,电场力对其做正功.小球由静止下滑,则由动能定理,有mgh+W电=1/2mvB2-0W电=1/2m3gh-mgh=1/2mgh(2)由图可知,B、C在同一等势面上,所以A、C两点的电势差等于A、B两点的电势差,由A到B的过程中,电场力对小球做功W电=qUAB,所以:UAB=W电/q=(1/2mgh)/q=mgh/2q,能力思维方法,【解题回顾】W=qU在非匀强电场中也同样适用,这是在电学中处理变力做功的有力武器,另外,常见电场的一些特点(如本题中B=C)也是解题的关键条件.,延伸拓展,【例5】如图9-2-7所示,在水平桌面上放置一个由两根绝缘棒组成的“V”形竖直导轨,棒上各穿上一个可沿棒无摩擦滑动的、质量为m=40g、带电量为q=210-6C的正电荷小球(可看做点电荷),将小球从同一高度(0.05m)的A、B两点由静止释放(g=10m/s2).,延伸拓展,(1)两小球相距多远时速度达到最大.(2)两球同时到达最高点时相距L=1.8m,系统电势能比释放时少多少?,延伸拓展,【解析】(1)设两球相距L1时速度达最大,此时合力为0,其中一个小球受力如图9-2-8所示,FA为A球受库仑力,则:FA=mgtan45=mg由库仑定律:FA=kq1q2/L1,延伸拓展,由、得:,延伸拓展,(2)两球达最高点时速度为0,释放时离桌面高度为h1=0.05m,最高点时离桌面高度
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