15电势差 (2)

1、电势差电势差EW 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能表示电荷在该处的电势能 比零还要小比零还要小. .b b、电势能是电荷和电场所共有的，具有、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性系统性a a、电势能是、电势能是相对相对的，与零电势能面有关的，与零电势能面有关c c、电势能是、电势能是标量标量重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间电场中，电场力：电荷之间的作用力的作用力有重力就有重力势能有重力就有重力势能Ep= mgh有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能，叫电势能叫电

2、势能EPEp由物体和地面间的由物体和地面间的相对位置决定相对位置决定EP由电荷间的相对位置决定由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加WW重重 = E= EP1P1-E-EP2P2WW电电 = E= EPAPA-E-EPBPB例例1.1.将带电量为将带电量为6 61010-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的

3、A A点移到点移到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3 31010-5-5J J的功，的功，再从再从B B移到移到C C，电场力做了，电场力做了1.21.21010-5-5J J的功，的功，则（则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程的过程中电势能共改变了多少？中电势能共改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷点的电势能为零，则该电荷在在B B点和点和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷点的电势能为零，则该电荷在在A A点和点和C C点的电势

4、能分别为多少？点的电势能分别为多少？增加了增加了1.81.81010-5-5J J. E EPCPC=1.8=1.81010-5-5 J J E EPCPC=-1.2=-1.21010-5-5 J JE EPBPB=3=31010-5-5 J J E EPAPA= -3= -31010-5-5 J J 例例2 2：A A和和B B为电场中某条电场线上的点，为电场中某条电场线上的点，如图：将如图：将q=4q=41010-9-9的正电荷从的正电荷从A A点移到点移到B B点点需克服电场力做功需克服电场力做功5 5 1010-7-7J J，则，则 电场方向由电场方向由ABAB还是还是BABA？ 电荷

5、在哪点时电势能大？大多少？电荷在哪点时电势能大？大多少？AB1v=1J/c2.2.定义式定义式:q qW WU UA AB BA AB B正负代表一点比另一点电势高或低正负代表一点比另一点电势高或低电场中电场中A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UABAB, ,在数值上等在数值上等于单位正电荷由于单位正电荷由A A点移动到点移动到B B点时点时, ,电场力所电场力所做的功做的功W WAB.AB. 例例2.2.如图所示的电场中，如图所示的电场中，A A、B B两点间的电势两点间的电势差差U UABAB=20 V=20 V，将点电荷，将点电荷q q= -2= -21010-9-9C C，

6、由，由A A点点移到移到B B点，静电力所做的功是多少点，静电力所做的功是多少 ？W WAB AB = -4.0= -4.01010-8-8J J 将将UAB和和q的正的正负号代入计算负号代入计算例例1右图中右图中MN为电场中某一条电场线，为电场中某一条电场线，方向向右，在线上取两点方向向右，在线上取两点a、b， 今将一电今将一电荷荷q从从a移到移到b则则（ ）A.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能增加；的电势能增加；B.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能增加；的电势能增加；C.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能减少；的电势能减少；D.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能减少。的

7、电势能减少。 例例2：A和和B为电场中某条电场线上的点，为电场中某条电场线上的点，如图：将如图：将q=410-9的正电荷从的正电荷从A点移到点移到B点需克服电场力做功点需克服电场力做功5 10-7J，则，则 电场方向由电场方向由AB还是还是BA？ 电荷在哪点时电势能大？大多少？电荷在哪点时电势能大？大多少？AB 例例3. 如图如图,在场强在场强 的匀强电场的匀强电场中中,点电荷点电荷q=+1c从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?CNE310EW=E q L=J310JWEp310即电势能减少即电势能减少J310q qFAB

8、 要想确定电荷要想确定电荷q在在B点的电势能点的电势能,该怎么办该怎么办?( ( 提示提示: :类似于重力势能的确定类似于重力势能的确定 ) )3 3、借助、借助“类比类比”的方法和你对重力场的了解，的方法和你对重力场的了解，你可推断出电场应该具有哪些属性？你可推断出电场应该具有哪些属性？重力重力电场力电场力物体在重力场中移动，重力做功物体在重力场中移动，重力做功 电荷在电场中移动，电场力也会做功电荷在电场中移动，电场力也会做功重力势能重力势能“电场力势能电场力势能”（称（称电势能电势能）重力做正（负）功，重力势能减小（增加）重力做正（负）功，重力势能减小（增加） 电场力做正（负）功，电势能减

9、小（增）电场力做正（负）功，电势能减小（增）重力势能由高度决定重力势能由高度决定电势能电势能呢呢？重力的功：重力的功：WABmghAB ，取决于高度差，取决于高度差 电场力的功取决于什么电场力的功取决于什么呢呢？用类比法研究电场能的性质用类比法研究电场能的性质重力场重力场电场电场势势 差差1、WABG， WAB/G 恒量恒量hAB1、WABq， WAB/q恒量恒量UAB2、比值定义法：、比值定义法： 高度差高度差hAB=WG/G2、比值定义法：、比值定义法： 电势差电势差UAB=WAB/q hAB与与G无关，无关，只取决于始、末只取决于始、末的位置。的位置。UAB与与q（包括大小、（包括大小、

10、正负）无关，只取正负）无关，只取决于始、末的位置。决于始、末的位置。用类比法研究电场能的性质用类比法研究电场能的性质重力场重力场电场电场势势高度是特殊的高度差高度是特殊的高度差电势是特殊的电势差电势是特殊的电势差高度差高度差hAB =hA - hBhA = hAO = hA - hOhA=hAO =WAO/GUAB =A-BA =UAO= A - OA=UAO = WAO/q一般取地面或最低点为一般取地面或最低点为参考点参考点一般取无穷远处或电场一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点中的接地点为参考点 另一种定义另一种定义: :电荷在电场中某一点的电势电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比

11、值叫该点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势. .qWAA0:.2公式qAA另一表达式另一表达式 ( (计算时要计算时要代入正负号代入正负号) )A BCD0V1V2V3V结论：电势和高度都具有相对性，与参结论：电势和高度都具有相对性，与参考点的选择有关，而电势差和高度差与考点的选择有关，而电势差和高度差与参考点的选择无关。参考点的选择无关。E0V1V2V-1V6. 6. 电势具有电势具有相对性相对性：确定电势确定电势, ,应先规应先规定电场中某处的电势为零定电场中某处的电势为零.( .(通常规定离通常规定离场源电荷场源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零.) .)7.7.电

12、势的决定因素：电场中某点的电势电势的决定因素：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。即与放不放电荷及放什么电荷无关。即 与与EpEp、 q q无关无关8.8.沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低思考思考:怎么比较电场中两点电势高低呢怎么比较电场中两点电势高低呢?ABE方法四方法四: :如电荷只在静电力作用下由静止开始如电荷只在静电力作用下由静止开始运动，正电荷由电势高的点移向电势低的点，运动，正电荷由电势高的点移向电势低的点，负电荷由电势低的点移向电势高的点。负电荷由电势低的点移向电势高的点。q qW WU UABAB

13、ABABqWAA0ABE方法二方法二: :根据电势差定义式来判断根据电势差定义式来判断. .方法三方法三: :根据电势的表达式来判断：根据电势的表达式来判断：qAA 例例4.4. 将一电量为将一电量为 的点的点电荷从电场外一点电荷从电场外一点P P移至电场中某点移至电场中某点A, A, 电电场力做功场力做功 , ,以以P P点为零势点。点为零势点。求求A A点的电势点的电势. .cq6102J5104解解: : 场外一点场外一点P P的电势为的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从从P A,P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW注意注意: :计算电势首先要规定计算

14、电势首先要规定零电势处零电势处, ,且电势可以且电势可以为为负负. .四、等势面四、等势面1、等势面：、等势面：电势相等的点所构成的面。电势相等的点所构成的面。通常相邻等势面之间的电势差相等。通常相邻等势面之间的电势差相等。( (称为等差等势面）称为等差等势面）2、典型电场的等势面、典型电场的等势面点电荷的电场的等势线点电荷的电场的等势线等量异种电荷电场的等势面等量异种电荷电场的等势面等量同种电荷电场的等势等量同种电荷电场的等势面面匀强电场的等势面带电导体周围电场的等势面3、等势面的特点、等势面的特点（1 1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做

15、功电场力不做功（2 2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面等势面指向电势较低的等势面 （3 3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏处场强小、电场线疏 （4 4）不同等势面在空间不相交、不相切）不同等势面在空间不相交、不相切（5 5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面，其表面为一个等势面，匀强电场的等势面是一匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面。组相互平行的疏密均匀的平面。课堂训练课堂训练1 1如图如图1 1所

16、示，所示，a a、b b为某电场线上的两为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是点，那么以下的结论正确的是 A A把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电场力做正功，电荷的电势能减少电荷的电势能减少B B把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做负功，电场力做负功，电荷的电势能增加电荷的电势能增加 C C把负电荷从把负电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电场力做正功，电荷的电势能增加电荷的电势能增加D D 从从a a到到b b电势逐渐降低电势逐渐降低ADAD课堂训练课堂训练2 2、有关电场中某点的电势，下列说法中、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（正确

17、的是（ ）A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定多少决定B B、由放在该点的电荷的电量多少来决定、由放在该点的电荷的电量多少来决定C C、与放在该点的电荷的正负有关、与放在该点的电荷的正负有关D D、是电场本身的属性，与放入该点的电、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关荷情况无关D D3、下列关于电场的描述，正确的是：、下列关于电场的描述，正确的是： A、电场中某点电势的大小、正负与零电、电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取有关势点的选取有关 B、电场中两点间的电势差与零电势点的、电场中两点间的电势差与零电势点的选取有关选取有关 C、同一点电荷在电场中的不同点时，电、同