物理选修3-1-电势差

1、电 势 差一、电势差与电势的关系一、电势差与电势的关系二、电势差与静电力做功的关系二、电势差与静电力做功的关系三、电势差与电场强度的关系三、电势差与电场强度的关系一、电势差与电势的关系一、电势差与电势的关系1 1、电势差：、电势差： 电场中两点间电势的差值，也叫电场中两点间电势的差值，也叫电压电压BAABUABBAUABABUU则有则有或者表示成或者表示成显然显然BA设电场中设电场中A A点的电势为点的电势为，B B点的电势为点的电势为注意：电势差有正负？注意：电势差有正负？二、静电力做功与电势差的关系二、静电力做功与电势差的关系)(BAq 电荷电荷q q从电场中从电场中A A点移到点移到B

2、B点，点，PBPAABEEW；BAABqUWqWUABBA即即或或BAqq比值定义法比值定义法ABABWUq注：注：利用该式计算时，要注意到利用该式计算时，要注意到W WABAB、q q及及U UABAB的正负的正负电势差在数值上等于移动电势差在数值上等于移动单位正电荷单位正电荷所做的功所做的功=+1C思考题思考题1 1、U UABAB由什么决定？跟由什么决定？跟WWABAB、q q有关吗？有关吗？ 由电场本身的因素决定由电场本身的因素决定 与与WWABAB、q q无无关关2 2、WWABAB跟跟q q、U UABAB有关吗？有关吗？ 跟跟q q、U UABAB都有关都有关 ABABWUq 电

3、场中电场中A A、B B 两点的电势是两点的电势是 A A=800 V800 V， B B= - -200 V200 V，把电荷，把电荷q q = = - -1.51.51010-8-8C C由由A A点移到点移到B B点，电场力做了多少功？电势能点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？是增加还是减少，增加或者减少多少？ 解：解：U UABAB=A AWWABAB=qUqUABAB=（- -1.51.51010- 8- 8）10001000 = = - -1.51.51010-5-5 J J电场力做负功，则电势能增加，增加电场力做负功，则电势能增加，增加1.51.5101

4、0-5-5J JB B=800-=800-（- -200200）=1000 V=1000 V 问题分析：某正电荷问题分析：某正电荷q从匀强电场从匀强电场E中中由由A点移动到点移动到B点，试分析点，试分析 A、B两点两点间的电势差跟场强的关系。间的电势差跟场强的关系。三、电势差与电场强度的关系三、电势差与电场强度的关系dcD1V5V3V 1、匀强电场中电势差与电场强度之间的关系：、匀强电场中电势差与电场强度之间的关系： U=Ed 或者或者 E=U/d（场强的单位：（场强的单位：V/m） （1）在匀强电场中，）在匀强电场中，沿着场强方向沿着场强方向的两点间的的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的

5、乘积。电势差等于场强与这两点的距离的乘积。（2）在匀强电场中，）在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强场强在数值上等于沿场强方向每方向每单位距离单位距离上的电势差上的电势差。（3）在匀强电场中，）在匀强电场中，某一线段上的等分点之间某一线段上的等分点之间的电势差必然相等的电势差必然相等。 问题分析：问题分析：B、C、D是匀强电场中某一等势是匀强电场中某一等势面的三个点，则面的三个点，则AB、AC、AD这三条线段上这三条线段上单位距离电势降落的数值一样吗？单位距离电势降落的数值一样吗？在电场中沿着电场线的方向电势在电场中沿着电场线的方向电势降落最快降落最快。 例例1、匀强电场的场强、匀强电场的场强

6、E=40104N/C，A、B两点间距离为两点间距离为20cm，求：，求： （1）UAB的数值；的数值； （2）将电荷）将电荷Q=-3010-8C从从A移动到移动到B过过程中，电场力做功是多少？电荷的电势能是程中，电场力做功是多少？电荷的电势能是增加还是减少？增加还是减少？下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A.A.电势差和电势一样，是相对量，与电势差和电势一样，是相对量，与零点的选取有关零点的选取有关 B.B.电势差是个标量，但是有正负之分电势差是个标量，但是有正负之分 C.C.由于电场力做功跟移动电荷的路径由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，所以电势差

7、也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。无关，只跟这两点的位置有关。 D. AB D. AB两点的电势差是恒定的，不随零两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同位置而改变，所以电势点的不同位置而改变，所以U UABAB=U=UBABA BC2.对于电场中对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是两点，下列说法中正确的是 A.A.电势差的定义式电势差的定义式U UABAB=W=WABAB/q/q，说明两点间，说明两点间的电势差的电势差U UABAB与电场力做功与电场力做功W WABAB成正比，与移成正比，与移动电荷的电荷量动电荷的电荷量q q成反比。成反比。B.AB.A、B B两点间的电势差

8、等于将正电荷从两点间的电势差等于将正电荷从A A点点移动到移动到B B点电场力做的功。点电场力做的功。C.C.将将1C1C电荷从电荷从A A点移到点移到B B点，电场力做点，电场力做1J1J的的功，这两点的电势差为功，这两点的电势差为1V1V。D.D.电荷由电荷由A A点移动到点移动到B B点的过程中，除受电点的过程中，除受电场力外，还受其他力作用，电荷的电势能场力外，还受其他力作用，电荷的电势能的变化就不再等于电场力做的功。的变化就不再等于电场力做的功。C带电量为带电量为+3+31010-6 -6C C的粒子先后经过电场中的的粒子先后经过电场中的A A、B B 两点，克服电场力做功两点，克服

9、电场力做功6 61010-4 -4J J，已知，已知B B点电势为点电势为 50V50V，则（，则（l l）A A、B B间两点间的电势差是多少？间两点间的电势差是多少？（2 2）A A点的电势？（点的电势？（3 3）电势能变化了？）电势能变化了？（4 4）电量为）电量为-3 -31010-6 -6C C的电荷放在的电荷放在A A点的电势能是？点的电势能是？ 解：解：（1 1）VVqWUABAB200103)106(64（2 2） A A=U=UABAB+B B= =（- -200+50200+50）V= V= - -150V150V（4 4）E EpApA= =q q A A= = - -3

10、 31010-6 -6( (- -150)J= 4.5150)J= 4.51010-4 -4J J 负电粒子，q=-2.010-9C，在静电场中由a点运动到b点，在这过程中，除电场力外，其 它 力其 它 力 作的功为6.010- 5J，粒子动能增加了8.010-5J ，求a、b两点间电势差Uab等于多少？Wab=2.010-5JUab=-10000V 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三点的电势分别为A=15V，B=3V，C=-3V，由此可得D点电势D为多大？ UAB=UDCUAD=UBC9V 例例2、如图示，匀强电场中、如图示，匀强电场中A、B、C三点的三点

11、的电势分别为电势分别为A=10V，B=6V，C=2V，且，且A、B、C分别为一边长为分别为一边长为1m的等边三角形的顶的等边三角形的顶点，试求解下列问题：点，试求解下列问题：（1）画出该匀强电场的电场线大致方向；）画出该匀强电场的电场线大致方向；（2）求出该匀强电场的场强大小。）求出该匀强电场的场强大小。 10V2V6V6V等势面等势面 在匀强电场中如图所示分布着A、B、C三点，当一个电量q=10-5C的正电荷从A点沿AB线移到B点时，电场力做功为零；从B移到C处时，电场力做功为1.7310-3J，试判断该电场的方向，算出场强的大小。E=1000J/C 如图是某匀强电场的等势面示意图，A、B两

12、点相距5，=53，一带电量为-410-6C的微粒沿AB匀速运动，则此微粒的质量为多少？（取g=10m/s2）0.0002Kg 如图所示,一个带负电的油滴以初速度v0从P点斜向上射入水平方向的匀强电场，若油滴到达最高点的速度大小仍为 v0，则油滴最高点的位置（ ） A、在P点的左上方 B、在P点的右上方 C、在P点的正上方 D、上述情况都可能A 如图，两平行金属板A、B间为一匀强电场，A、B相距6，C、D为电场中的两点，且CD=4，CD连线和场强方向成60角。已知电子从D点移到C点电场力做功为3.210-17J，求：匀强电场的场强 A、B两点间的电势差 若A板接地，D点电势为多少？UDC=-20

13、0VE=100N/C-19-19-19在研究微观粒子常用电子伏特在研究微观粒子常用电子伏特(eV)(eV)做能量的做能量的单位。单位。1eV1eV等于一个电子经过等于一个电子经过1v1v电压加速后电压加速后所增加的动能。请推导电子伏特与焦耳的换所增加的动能。请推导电子伏特与焦耳的换算关系。算关系。能量的单位AB2V小结小结1 1、电势差、电势差 ：两点的电势之差，也叫电压：两点的电势之差，也叫电压2 2、静电力做功与电势差的关系：、静电力做功与电势差的关系： 2 2、电势差、电势差U UABAB与与q q、WWABAB均无关，仅与电场中均无关，仅与电场中A A、B B两位置有关。故电势差反映了

14、电场本身的性两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。质。3 3、电势差的单位：伏特、电势差的单位：伏特 符号符号V 1V=1 J/CV 1V=1 J/C4 4、电势差是标量，、电势差是标量，有正负之分有正负之分。BAABqUWqWUABBA或或带符号带符号类比法类比法重力场重力场电场电场 重力重力电场力电场力某点的高度某点的高度某点的电势某点的电势重力势能重力势能电势能电势能重力做功重力做功电场力做功电场力做功WG= EP1-EP2W电电= EPA-EPB两点间高度差两点间高度差？重力重力场场在地球的周围存在地球的周围存在重力场在重力场 电场电场在电荷的周围存在电在电荷的周围存在电场场重力重

15、力势能势能由相互作用的物体和由相互作用的物体和地面间的相对位置决地面间的相对位置决定的势能叫重力势能定的势能叫重力势能电势能电势能由相互作用的电荷间的由相互作用的电荷间的相对位置决定的势能叫相对位置决定的势能叫做电势能做电势能重力重力做功做功与重与重力势力势能的能的变化变化关系关系重力做功重力势能减重力做功重力势能减少；克服重力做功重少；克服重力做功重力势能增加；重力做力势能增加；重力做功的多少等于重力势功的多少等于重力势能的变化量能的变化量电场力电场力做功与做功与电势能电势能的变化的变化关系关系电场力做功电势能减少；电场力做功电势能减少；克服电场力做功电势能克服电场力做功电势能增加；电场力做功的多增加；电场力做功的多少等于电势能的变化量少等于电势能的变化量高高度度指相对于参考平面（零指相对于参考平面（零高度）的距离在同一高高度）的距离在同一高度处度处电势电势指相对于零电势点的电势值指相对于零电势点的电势值在同一位置在同一位置 高度高度差差指指A A、B B两点高度的差两点高度的差值值电势差电势差 指指A A、B B两点电势的差值两点电势的差值如图所示，匀强电场的场强大小为如图所示，匀强电场的场强大小为E=200 V/m，方向沿，方向沿a指向指向o，a、b、c、d四点恰在边长为四点恰在边长为L=