第四节电势和电势差

第四节电势和电势差第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五复习:1.计算电场强度有几个公式?,它们有什么区别?3.电场线是如何反映电场的强弱及方向的?E定义式,适用于任何电场只适用于点电荷4.电场线相交吗?电场线是运动轨迹吗?第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五复习回顾1、功的计算：2、重力做功有什么特点？(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.(2)WG与重力势能的关系.(3)重力势能是相对的,有零势能面（人为选定）重力势能具有系统性功是能量转化的量度！第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五万有引力电场力库仑定律与与万有引力定律极其类似,因此我们把电场力与重力(也是万有引力)类比,想一想,重力有哪些特点?第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五重力做功与路径有关吗?重力做功伴随着能量的变化,伴随着什么能量的变化?可见,重力做功与路径无关!!第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五重力做功与重力势能3.类比联想:电场力做功与路径有关吗?4.类比联想:电荷在电场中具有势能?电场力做功与这种势能的变化应是什么关系?1.重力做功W=mghA-mghB=EpA-EpB2.重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加。第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五电场力做的功:W=qEL类比:就像重力做功与路径无关一样!!重力做功与路径无关,电荷在匀强电场中运动,电场力对它做的功与路径有关吗?电场力做功与路径无关!!第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五电场力作正功,电势能减少电场力作负功,电势能增加而且电场力做功值与电势能的变化值对应.类比:重力做功等于重力势能的减小，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加.同样：电荷在电场中也具有电势能,那么电场力做功与电势能间的关系如下：WAB=EpA-EpB第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五一、电势能电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。物体被举高具有重力势能。1、电荷在电场中具有电势能。重力对物体做正功，物体的重力势能减小

2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小重力对物体做负功，物体的重力势能增大

3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五重力做多少功，物体重力势能就变化多少。

4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。重力势能是相对的，与零势能面有关5、电势能是相对的，与零电势能面有关通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性7、电势能是标量，但有正负由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五重力势能和电势能类比

重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间的作用力有重力就有重力势能Ep=mgh有电场力就有相应的能，叫电势能EPEp由物体和地面间的相对位置决定EP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负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加W重=EP1-EP2W电=EPA-EPB第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种电荷正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

例1．右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b今将一电荷＋q从a移到b则（）

A.电场力做正功，＋q的电势能增加；

B.电场力做负功，＋q的电势能增加；

C.电场力做正功，＋q的电势能减少；

D.电场力做负功，＋q的电势能减少。

第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五1、定义：单位电荷电场力做的功。2、单位：伏特（V）1V=1J/C3、电势差是标量，但有正有负4、决定的因素：只与电场及始末两点的位置有关，与检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。注意：电场力做的功WAB=qUAB（WAB、q、UAB都有正负号)5、UAB＝－UBA，UAC＝UAB+UBC三、电势差（电压）第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

例2：A、B、C为电场中的点，将q=6×10-6C的负电荷从A点移到B点需克服电场力做功3×10-5J，再将电荷从B点移到C点，电场力做功1.2×10-5J，则（1）电场方向由A→B还是B→A？（2）A与B、B与C、A与C间的电势差？第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五单位:伏特符号为V1V=1J/C四、电势1.电势（P为零电势点）第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五对电势的理解

（1）电势是相对的，是相对于零势面而言的，一般选大地或无穷远为零势面。（2）沿着电场线方向电势降低。（3）正电荷电场中个点电势均为正；负电荷电场中个点电势均为负。（4）电势是标量，但有正负（负电势表示比零电势低）第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五1．电势2．电势差与电势的关系3．电势能与电势的关系第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例3.如图所示,在同一条电场线上有A.B.C三点,将的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?再将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?ABC第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例4．在370JRB22彩色显像管中，阴极A与阳极B间电势差UAB=-22.5kv，电子从阴极到阳极加速，试求电场力做功多少？电子到达阳极的速度为多少？第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五五、等势面1．定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。2．等势面的性质（1）沿等势面移动电荷时，电场力不做功（2）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面（3）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏（4）任意两个电势不等的等势面不能相交第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.几种常见电场的等势面分布：第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

例1．右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b今将一电荷＋q从a移到b则（）

A.电场力做正功，＋q的电势能增加；

B.电场力做负功，＋q的电势能增加；

C.电场力做正功，＋q的电势能减少；

D.电场力做负功，＋q的电势能减少。

第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例2．关于电势差的说法中，正确的是（）A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功B、1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1VC、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D、两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例3．下列说法中正确的是（）A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；B、电荷在场强为零处的电势能也为零；C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零.第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例4．关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是：（）A、某点电势高，说明该点电势能大；B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处.第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例5．如图，AB和CD为等势面，电势分别为Φ和Φ′，则Φ___Φ′(填〉、＝或〈)，负电荷q在M点和N点的电势能大小，εM

___εN；若把q从M移到N是

_____（克服电场力还是电场力）做功，做了

功.第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例6．如图所示，三条曲线为电场中三个等势面，UB＝0，UA＝20V，UC＝-40V.(1)求UAB，UDB，UCD；(2)把电量q＝-2×10-7C的电荷从A移到C电场力做了多少功?再从C到B做多少功?总的做多少功?(3)把该电荷从A直接移到B电场力做多少功?并与(2)中结果进行比较，说明为什么?第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例7．在一点电荷Q产生的电场中，一个粒子（带正电荷）通过时的轨迹如图所示，图中虚线则表示电场的两个等势面a、b，以下说法中正确的是（

）

A．点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电荷

B．运动中粒子总是克服电场力做功C．粒子在a、b两等势面时的动能一定有Eka>Ekb

D．粒子在经过a、b两等势面上时的电势能一定有εa>εb

第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例8．在点电荷Q产生的电场中，有三个等势面a、b、c，如图所示.Ua＝30V，Ub＝20V，Uc＝10V，则点电荷Q所带的电荷是正电荷还是负电荷?

.若使一带电粒子沿KMN路径穿过电场，则粒子所带电荷是正电荷还是负电荷?

.若粒子所带电量为3.2×10-19C，则从K到M电场力做功为

J，粒子从K到N电势能的变化量为

.第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五例9．如图所示，在正的点电荷Q的电场中有a、b两点，它们到点电荷Q的距离r1<r2。（l）a、b两点哪点电势高？（2）将一负电荷放在a、b两点，哪点电势能较大？（3）若a、b两点问的电势差为100V，将二价负离子由a点移到b点是电场力对电荷做功还是电荷克服电场力做功？做功多少？第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期