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1、第四节 电势和电势差,问题思考:电场力对电荷做的功怎么计算?与哪些因素有关?由什么决定?,电场力做功与路径无关,一、电场力做功的特点,在任何电场中,电 场力对移动电荷所做 的功,只与初、末位 置有关,而与电荷运 动路径无关。,WAB=EqScos,二、电场力做功与电势能的变化,a.从做功的角度来看:,b.从电荷的移动方向上来看:,顺着电场线移动,正电荷,电势能减少,负电荷,电势能增加,电场力做正功,电势能减少; 电场力做负功,电势能增加。,电场力做正功,电场力做负功,顺着电场线移动,1、是非题(并简要说明理由。) A、电荷沿电场线方向移动时,其电势能一定减小。 B、检验电荷在电场中某点所受的电
2、场力很大时,它在该点具有的电势能也一定大。 C、把两个异号电荷靠近时,电荷电势能增大。,E、电荷在电场中移动时,若电场力对电荷做正功,电荷的电势能一定减小.,课堂训练:,.单位:伏特(),三、电势差,4.意义和特性:电势差是反映电场本身性质(电场能性质)的物理量,它是由电场本身的性质决定的。跟电场力做功、跟电荷电量多少均无关。,5.电势差是标量:无方向,但有正负。,6、公式 的应用,说明:,此适用于任何电场。,式中AB 、AB 、 q都有正负,计算时都要注意各量的正负。,1、如图示,在电场中的三点A、B和C 之间 移动电荷时,会有 A、将同一电荷从A点直接移到B点,和从A点经过C点再移到B点,
3、电场力做功完全相同 B、将同一电荷从A点加速移到B点,和减速移到B点,电场力做功完全相同 C、将不同电荷从A点移到B点,电场力做的功与电量的比值相同 D、将同一电荷从A点直接移到 B点,和从A点经过C点再移到B 点,电场力做的功与电量的比 值相同,课堂训练:,ABCD,课 堂 练 习,2、如图所示的电场中,把点电荷q=+210-11C由A点移动到B点,电场力所作的功WAB=4 10-11J。,(若改q=-210-11C其他条件不变, UAB又等于多少?),求:(1)A、B两点间的电势差UAB等于多少?,(2)B、A两点间的电势差UBA等于多少?,说明:UAB= UBA,3、关于对UAB =WA
4、B/q 和WAB = qUAB的理解,正确的是 A、电场中A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电量q成反比 B、在电场中A、B两点移动不同的电荷,电场力的功WAB和电量q成正比 C、UAB与q、WAB无关,甚至与是否移动电荷都没有关系 D、WAB与q、UAB无关,与电荷移动的路径无关,BC,二、 WAB=qUAB,(两种处理方法),1、将UAB和q正、负号一同代入;,2、将UAB和q的绝对值代入,根据力和位移 (或运动)方向来判断功的正、负。,小 结,四、电势,1、定义:,电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移到参考点(零电势点)时电场力所做的功。,2、定义式:,说明:,某点电势等于该点与参考
5、点(及零电势点)的电势差。,电势是标量无方向但有正负。,电势具有相对性电势的大小与零电势点的选择有关。一般取大地或无穷远处为零电势点。,3、单位:伏特(V),A,B,C,D,E,0V,15V,5V,3V,0V,18V,8V,3V,说明: 1、零电势点的选择可以是任意的。,2、电势的高低是相对的,两点之间的电势差是一定的,与零电势点的选取无关。,3、电势的正负表示与零电势点的电势相比是高还是低。,4、沿电场线的方向,电势越来越低。,1、在电场线上有A、B、C三点,设C点接地,将1C的正电荷由C移到A点,电场力做功为5J;再将该电荷由A移到B,电场力做功为8J,求 、 分别是多大?,课 堂 练 习
6、,B,A,2、图为电场中的一条电场线,A、B为这条电场线上的两点,则 A、B点的场强一定比A点的小 B、B点的电势一定比A点的低 C、将电荷从A点移到B点,电荷的电势能一定减小 D、A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点,B,3、关于电势差UAB和电势 、 的理解,正确的是 A、UAB表示B点与A点之间的电势差,即UAB = B、UAB和UBA是不同的,它们有关系:UAB = UBA C、 、 都有正负,所以电势是矢量 D、零电势点的规定虽然是任意的,但人们常常规定大地和无穷远处为零电势点,BD,A,A,A,B,B,B,小 结,一、UAB=,二、 WAB=qUAB,四、A=UAO
7、 = WAO/q,三、UAB=A- B UAB= - UAB,(将WAB和q正、负号一同代入),(两种处理方法),1、将UAB和q正、负号一同代入;,2、将UAB和q的绝对值代入,根据力和位移 (或运动)方向来判断功的正、负。,一般取绝对值,相对于零电势点的电势差,WAB,q,五.等势面 电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。 【约定】 为了使等势面能够反映电场的强弱,通常使相邻等势面之间的电势差相等。,等势面的性质 1.沿着等势面移动电荷时,电场力所作的功为零。 2.在任何静电场中电场线与等势面是互相正交的。 3.等势面愈密(即间距愈小)的区域,场强愈大。,第四节 电势和电势差,【例题】有
8、一电场的等势面分布如图所示,一个质子进入电场向右运动,经过等势面a时质子的动能为500eV,那么它经过等势面e时动能多大?,【答案】300eV,第四节 电势和电势差,【例题】将一点电荷+q放在场强为E的匀强电场中,问: 当电荷从AB,电荷所受的电场力做了多少功?,思考:电场力做功的特点 只与始末位置有关,与经过的路径无关。,电势和电势差,1、重力是怎么产生的?,2、什么是重力势能?它跟哪些因素有关?,重力是地球对物体的吸引而产生,由于地球和物体之间存在着相互作用,物体具有“做功的本领”,因而有“能量”,这种能量就是重力势能。 它由“位置”决定: Epmgh,还记得吗?,3、为什么说重力势能具有
9、相对性?,4、重力做功跟重力势能变化有什么关系?,因为高度具有相对性 而 Epmgh,重力做功的过程,就是重力势能改变的过程。重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增加,且有: WABmghA mghBmghAB,讨论与交流:,所谓类比,就是将两个(或两类)研究对象进行对比,根据它们在某些方面有相同或相似的属性,进一步推断它们在其他方面 也可能有相同或类似的属性。 “类比”法是一种科学的研究方法。,1、你知道什么叫“类比”吗?,2、地球与物体之间的相互作用和哪一类电荷间的相互作用“类似”?,地球与物体之间存在着引力,它相当于一对异种电荷之间的作用,3、借助“类比”的方法和你对重力场的了
10、解,你可推断出电场应该具有哪些属性?,重力电场力,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,重力势能“电场力势能”(称电势能),重力做正(负)功,重力势能减小(增加) 电场力做正(负)功,电势能减小(增),重力势能由高度决定电势能呢?Ep=qU,重力的功:WABmghAB ,取决于高度差 电场力的功取决于什么呢?W=qEd,2.等势面,等量异号点电荷的电场,等量同号点电荷的电场,正点电荷的电场,孤立带电体的电场,刚才学了什么?,1、电势能:电荷在电场中具有的能量叫电势能 公式: Epq 电场力做功:WABqUAB,3、等势面:电势相同的点构成的面 同一等势线或等势面上任两点间电势差为零,在其上移动电荷电场力不做功,2、电势 电势差 电势 电势差:电场中某点试探电荷的电势能与自身电量的比值叫电势。电场中两点电势的差值叫这两点的电势差 电势: Epq 电势差:UABAB,