人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量10-2电势差课件

第十章静电场中的能量学习目标2

电势差知识点一电势差1.如果选择不同的位置作为零电势点,电场中某点电势的数值会改变,那么电场中某两点之间电势的差值会变化吗?答案:不变.2.概念:在电场中,两点之间电势的差值叫作

,也叫作

.3.表达式:设电场中A点的电势为φA,B点的电势为φB,则它们之间的电势差可以表示为UAB

=

,UBA

=

.

电势差电压φA-φBφB-φA

qUAB高无关位置

知识点二等势面1.等势面:在电场中,

相同的各点构成的面.2.为什么在同一个等势面上移动电荷时,静电力不做功?答案:因为在同一个等势面上,任何两点的电势都相等,即任何两点之间的电势差是0,根据静电力做功与电势差的关系式WAB=qUAB可知,在同一个等势面上移动电荷时,静电力不做功.电势3.等势面的特点.(1)在同一个等势面上,任何两点的电势

.(2)等势面一定跟电场线

,即跟电场强度的方向

.(3)电场线总是由电势

的等势面指向电势

的等势面.都相等垂直垂直高低小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).

×√×√××探究一电势差问题情境如图所示,在一个电场强度为E的匀强电场中,若选B点的电势为0,则A点的电势为φA=8V,C点的电势为φC=-4V.某个电荷量为q的正电荷从A点移动到B点.1.A、B两点之间的电势差UAB是多少?B、A两点之间的电势差UBA是多少?UAB和UBA有什么关系?答案:

A、B两点之间的电势差UAB=φA-φB=8V,B、A两点之间的电势差UBA=φB-φA=-8V,UAB和UBA的关系为UAB=-UBA.2.若取C点为零电势点,则UAB是多少?φA、φB各是多少?答案:UAB=8V,φA=12V,φB=4V.3.选取不同的位置作为零电势点,电场中某点的电势会变吗?某两点间的电势差会变吗?答案:某点的电势会变,两点之间的电势差不变.4.试推导静电力做的功WAB与A、B两点之间电势差UAB的关系.

过程建构1.对电势差的几点认识.(1)必须明确是哪两点间的电势差,如A、B间的电势差记为UAB,B、A间的电势差记为UBA,而UAB=-UBA.(2)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关.(3)电势差为标量,有正、负之分,电势差的正负表示电场中两点电势的高低.例如,当A点电势比B

点电势高时,UAB为正值,UBA则为负值.2.电势与电势差的对比.比较项电势φ电势差U概念决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性与零电势位置的选取有关与零电势位置的选取无关联系①UAB=φA-φB,当φB=0时,UAB=φA;②在国际单位制中的单位均是伏特(V);③二者都是标量,且均有正负之分

【典例1】下列关于电势差的说法正确的是 (

)A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,静电力所做的功B.1C正电荷从电场中一点移动到另一点,如果静电力做了1J的功,这两点间的电势差就是1VC.在两点间移动电荷时,静电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荷量成反比

答案:B

答案:D探究二等势面问题情境地图中常用等高线来表示地势的高低.与此相似,在电场的图示中,常用等势面来表示电势的高低.如图是两种电场的等势面和电场线.每幅图中,两个相邻的等势面间的电势差是相等的.甲点电荷乙带等量异种电荷的平行板1.为什么等势面一定跟电场线垂直?在同一等势面上任何两点间移动电荷时,静电力做功有什么特点?答案:反证法:假如电场线与等势面不垂直,电场强度就有一个沿着等势面的分量,在等势面上移动电荷时静电力就要做功,电荷的电势能就要发生变化,这与这个面是等势面相矛盾.在同一等势面上移动电荷时,静电力不做功.2.等势面和电场线都可以用来描绘电场,请分析等势面如何描述电场的强弱和方向.答案:等差等势面密的地方,电场较强;等差等势面疏的地方,电场较弱;等差等势面均匀分布的电场是匀强电场;由等差等势面的疏密可以定性确定电场的强弱.由于沿着电场线的方向,电势越来越低,所以电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面.过程建构1.等势面的特点.(1)等势面是为描述电场而假想的面,实际上并不存在.(2)在同一等势面上移动电荷,静电力不做功.(3)电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面.(4)在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏的地方,等差等势面稀疏.(5)在空间中两等势面不相交.2.两种常见电场的等势面.(1)等量异种电荷电场的等势面:左右对称,过两点电荷连线中点的中垂面是一个等势面,该电场的等势面如图甲中虚线所示.乙甲(2)等量同种电荷电场的等势面:左右对称,以正电荷为例,如图乙中虚线所示.【典例3】某书中有如图所示的图,用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线和等势面,其中a、b是同一条实线上的两点,c是另一条实线上的一点,d是导体尖角右侧表面附近的一点.下列说法正确的是(

)A.实线表示电场线B.离d点最近的导体表面电荷密度最大C.“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同D.电荷从a点到c点再到b点静电力做功一定为0解析:电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,可知题图中的实线是等势线,选项A错误;等势线越密的地方电场强度越大,d点的电场强度较小,可知离d点最近的导体表面电荷密度最小,选项B错误;电场强度方向与等势线垂直,由题图可知,“<”形导体右侧表面附近电场强度方向不一定相同,选项C错误;a、b两点在同一条等势线上,a、c两点的电势差和b、c两点的电势差相等,电荷从a点到c点再到b点静电力做功一定为0,选项D正确.答案:D课堂评价答案:ABC1.(多选)下列各物理量中,与试探电荷无关的量是 (

)A.电场强度E B.电势φC.电势差U

D.静电力做的功答案:C2.在电场中把电荷量为2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点,静电力做功1.5×10-7J,则A、B两点电势差为(

)A.3×10-16V

B.30VC.75V D.7.5×10-16V3.(2022·全国乙卷)(多选)如图,两对等量异号点电荷+q、-q(q>0)固定于正方形的4个顶点上.L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点.则()A.L和N两点处的电场方向相互垂直B.M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左C.将一带正电的点电荷从M点移动到O点,静电力做正功D.将一带正电的点电荷从L点移动到N点,静电力做功为0解析:两个正电荷在N点产生的电场方向由N指向O,N点处于两负电荷连线的中垂线上,则两负电荷在N点产生的电场方向由N指向O,即N点的合电场方向由N指向O,同理可知,两个负电荷在L处产生的电场方向由O指向L,L点处于两正电荷连线的中垂线上,则两正电荷在L处产生的电场方向由O指向L,即L处的合电场方向由O指向L,由于正方形两对角线垂直平分,因此L和N两点处的电场方向相互垂直,选项A正确;正方形底边的一对等量异号电荷在M点产生的电场方向向左,而正方形上方的一对等量异号电荷在M点产生的电场方向向右,由于M点离上方一对等量异号电荷距离较远,因此M点的电场方向向左,选项B正确;由题图可知,M和O点位于两等量异号电荷的等势线上,即M和O点电势相等,所以将一带正电的点电荷从M点移动到O点,静电力做功为0,选项C错误;由题图可知,L点的电势低于N点电势,则将一带