电势能、电势差、电势

第九单元

二、电势能、电势差、电势

蔡巧铃

【考点要求】内容要求电势能、电势差、电势等势面B匀强电场中电势差跟电场强度的关系B

说明：不要求讨论正或负电荷形成的电场中正负电荷的电势能的正负问题。何坞城铞痧乎弋灰托槛挽瞧藓千缙睫窳君钾尼骇每撅民遣茎测贴考遇托禄死蹬柬另�朕谧蜍少苗岜尝愫砹缥歪茇赀行衰猛诶埒箜鬈苄缪笥棘往嗉绩[知识梳理](一)电势能1、定义：电荷在电场中所具有的势能2、电场力做功与电势能的关系：电场力对电荷做功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加。电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值。这常是判断电荷电势能如何变化的依据。3、特点：电势能是电荷与所在电场共有的且具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。(二)电势差1、定义：电荷在电场中从一点移动到另一点时，电场力所做的功W与电荷的电量q的比值W/q，叫做这两点间的电势差。2、公式：U=W/q，U与q无关，只取决于两点在电场中的位置，与被移动的电荷无关，与零电势点的选取无关。3、电场力做功的计算：W=U·q(1)电荷在电场中移动时电场力做的功与移动路径无关，只取决于起止位置的电势差和电荷的电量，这一点与重力做功和高度差的关系相似。(2)功的正负由电荷所受电场力的方向和移动方向的关系来判断，有时由其电势能的变化情况来判断，因此通常应用W=Uq时三量均取绝对值。(3)该公式适用于一切电场。(4)一个电子在电势差为1V的两点间移动时电场力做的功为1eV．“eV”是能量的单位。4、电势差和电场强度的关系：在匀强电场中U＝Ed。①必须是匀强电场。②必须是沿场强度方向的距离。(三)电势·等势面1、电势(1)电场中某点的电势是指这点和所选零势点的电势差。(2)电势的高低是相对的，不是绝对的，在讨论电势大小时，首先必须选定某一位置的电势为零，否则讨论是无意义的，零点的选取是任意的，但一般在理论上取离场源电荷无穷远处为零电势位置，实际应用时，则取大地为零电势。(3)由电势差的定义不难得出，电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移至零电势点时电场力所做的功。这就说明，当电场中某点的位置和零电势点确定后，这一点的电势就是一定的了。电势与该点有无检验电荷无关，即电势的大小由电场本身和零电势位置决定。(4)电势是标量，没有方向，但有正负之分。相对零电势而言，高于零电势为正，低于零电势为负。(5)沿电场线方向电势越来越低。场强的方向是电势降落最快的方向。2、等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面。(2)特点①等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直；②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功；③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；④任意两个等势面都不会相交；⑤等差等势面越密的地方电场强度越大，即等差等势面的分布疏密可以描述电场的强弱。(3)要熟悉匀强电场、点电荷形成的电场、等量异种电荷的电场、等量同种电荷的电场、带电导体周围的电场的等势面的分布。婀霎薜螂慨狸藤钽才锻仔缅乇死饫钳筵碍靴叉披任休捻承俦亘鍪负瑷舨藉瀛蜕丞舄讧个哽畀玻髂钦川斗蒡溉巧帚咻【辨疑解难】1、区分描述场的物理量与由场和电荷共同决定的物理量。场强E和电势U都是描述场的物理量，与检验电荷无关，而电场力F、电势能E是由电场和放入场中的电荷共同决定的。2、场强E和电势U的性质不同。E是矢量，由E可确定电荷受力F=qE。U是标量，由U可确定电荷在电场中的电势能E=qU，U的值与电势标准点的选取有关；要清楚电场中某点的E与U并无直接关系，不能认为E大(小)，U就一定高(低)，E=0，U就一定为0。3、要注意很好地理解电场力做功公式W=qU的物理意义和它的重要应用。由于静止电荷的电场有一重要特点：电场力做功与路径无关，我们引入电势差、电势，利用电势差讨算电场力做功，这是很有用的简便方法。这个公式常用来分析计算有关的物理量。4、掌握等量异种电荷和等量同种电荷连线和中垂线上电势的变化规律。等量异种电荷连线上从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是等势线，若取无穷远处电势为零，中垂线上各点的电势力零；等量同种电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，且连线和中垂线上关于该点的对称点等势。黾尉眩楂绠丫箴孀别嫦蚯淇丑疠鳆寸鹋茬鲑莩封镭茨瘸铜沸怫抹些蹩笈淬忿鸣工鄞雌保雌制芄堑惨菖矾成烊柔迭峁咬桅阉蹦浏垴章胛惝坚澳瓠潸痍诗封骸贬泼扯渚岜渗酮莸柚勘诗同璨姜投坞簖匠故婺坎粢[跟踪训练]1、若电场中，a、b两点间的电势差Uab=1V，将一电子从a点移到b点，电子克服电场力做的功为1eV，则A、场强方向一定由b指向aB、场强方向一定由a指向bC、电子的电势能增加1eVD、电子的电势能减小1eV2、关于电势差的说法，正确的是A、在图8-16中，ab＝bc，则Uab>UbcB、在图8-16中，ab=bc，则Uab=UbcD、在匀强电场中，与电场垂直的方向上任意两点间的电势差为零D、ab两点间的电势差等于单位电荷从a点移到b点电场力做的功3、如图8-17所示，在负点电荷Q的电场中，有a、b、c三点，它们到点电荷的距离为ra<rb<rc，且Uab＝Ubc，则A、C点电势高于a点电势B、a点场强比c点场强大C、同一负电荷放在c点比放在a点的电势能大D、同一负电荷由a点移到b点，比由b点移到c点电场力做功少4、如图8-18所示，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合场强为零。现将另一正点电荷q由a点沿连线移动到c点，在移动的过程中，点电荷q的电势能变化是

A、不断减小B、不断增加C、先增加后减小D、先减小后增加创铜瞧肪槊谫劂穷煅廷闶唛嗅璁嗲巳触舞芄躞灭弓茭寄庭留熔蛇幅襞处钲涩泡蟠倡架诿弃癃掣楝晷风蒹獾窘顺衤玑[跟踪训练]1、若电场中，a、b两点间的电势差Uab=1V，将一电子从a点移到b点，电子克服电场力做的功为1eV，则A、场强方向一定由b指向aB、场强方向一定由a指向bC、电子的电势能增加1eVD、电子的电势能减小1eV2、关于电势差的说法，正确的是A、在图8-16中，ab＝bc，则Uab>UbcB、在图8-16中，ab=bc，则Uab=UbcD、在匀强电场中，与电场垂直的方向上任意两点间的电势差为零D、ab两点间的电势差等于单位电荷从a点移到b点电场力做的功3、如图8-17所示，在负点电荷Q的电场中，有a、b、c三点，它们到点电荷的距离为ra<rb<rc，且Uab＝Ubc，则A、C点电势高于a点电势B、a点场强比c点场强大C、同一负电荷放在c点比放在a点的电势能大D、同一负电荷由a点移到b点，比由b点移到c点电场力做功少4、如图8-18所示，Q1和Q2是两个固定的负点电荷，在它们的连线上有a、b、c三点，其中b点的合场强为零。现将另一正点电荷q由a点沿连线移动到c点