第四节电势和电势差精选文档.ppt

第四节电势和电势差本讲稿第一页，共三十七页复习复习:1.1.计算电场强度有几个公式计算电场强度有几个公式?,?,它们有什么区别它们有什么区别?3.3.电场线是如何反映电场的电场线是如何反映电场的强弱强弱及及方向方向的的?E E定义式定义式,适用于任何适用于任何电场电场只适用于只适用于点电荷点电荷4.4.电场线电场线相交相交吗吗?电场线是电场线是运动轨迹运动轨迹吗吗?本讲稿第二页，共三十七页复习回顾复习回顾1、功的计算：、功的计算：2、重力做功有什么特点？、重力做功有什么特点？(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)WG与重力势能的关系与重力势能的关系.(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,有零势能面（人为选定）有零势能面（人为选定）重力势能具有系统性重力势能具有系统性功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！本讲稿第三页，共三十七页万有引力万有引力电场力电场力库仑定律与与万有引力定律极其库仑定律与与万有引力定律极其类似类似,因此我们把因此我们把电场力电场力与与重力重力(也是万有也是万有引力引力)类比类比,想一想想一想,重力有哪些特点重力有哪些特点?本讲稿第四页，共三十七页重力做功与路径有关吗重力做功与路径有关吗?重力做功伴随着重力做功伴随着能量能量的变化的变化,伴随着什伴随着什么么能量能量的变化的变化?可见可见,重力做功与路径无关重力做功与路径无关!本讲稿第五页，共三十七页重力做功与重力势能重力做功与重力势能3.3.类比联想类比联想:电场力做功与路径有关吗电场力做功与路径有关吗?4.4.类比联想类比联想:电荷在电场中具有电荷在电场中具有势能势能?电场力做功与电场力做功与这种势能的变化应是什么关系这种势能的变化应是什么关系?1.1.重力做功重力做功W=mghW=mghA A-mgh-mghB B=E=EpApA-E-EpBpB2.2.重力做重力做正功正功，重力，重力势能减小势能减小，重力做重力做负功负功，重力，重力势能增加势能增加。本讲稿第六页，共三十七页电场力做的功电场力做的功:W=qEL类比类比:就像就像重力做功重力做功与路径无关与路径无关一样一样!重力重力做功做功与路径无关与路径无关,电荷在匀强电场中运动电荷在匀强电场中运动,电场力电场力对它做的功对它做的功与路径有关吗与路径有关吗?电电 场场 力力 做做 功功与与 路路 径径无无 关关!本讲稿第七页，共三十七页做功的过程是一个做功的过程是一个能量转化的过程，能量转化的过程，那么电场力做功的那么电场力做功的过程是什么能转化过程是什么能转化为什么能呢？为什么能呢？本讲稿第八页，共三十七页电场力作电场力作正功正功,电势能电势能减减少少电场力作电场力作负功负功,电势能电势能增增加加而且电场力做功值与电势而且电场力做功值与电势能的变化值对应能的变化值对应.类比类比:重力做功等于重力势能的减小，重力重力做功等于重力势能的减小，重力做做正功正功，重力，重力势能减小势能减小，重力做，重力做负功负功，重力，重力势能增加势能增加.同样：同样：电荷在电场中也具有电势能电荷在电场中也具有电势能,那么那么电场电场力做功力做功与与电势能电势能间的关系如下：间的关系如下：WWABAB=E=EpApA-E-EpBpB本讲稿第九页，共三十七页一、电势能一、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）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，叫电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能电势能。物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重力势能。1、电荷在电场中具有电势能。、电荷在电场中具有电势能。重力对物体做正功，物体的重力势能减重力对物体做正功，物体的重力势能减小小2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小减小重力对物体做负功，物体的重力势重力对物体做负功，物体的重力势能增大能增大3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大大本讲稿第十页，共三十七页重力做多少功，物体重力势能就重力做多少功，物体重力势能就变化多少。变化多少。4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。少。重力势能是相对的，与零势能面有关重力势能是相对的，与零势能面有关5、电势能是相对的，与零电势能面有关、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通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能的电势能规定为规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势能规定上电势能规定为为零零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从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该处移动到零势能位置所做的功本讲稿第十一页，共三十七页重力势能是物体和地球所共有的，具有系重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性统性6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性、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、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。多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。本讲稿第十二页，共三十七页重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和物体重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间的电场中，电场力：电荷之间的作用力作用力有重力就有重力势能有重力就有重力势能Ep=mghEp=mgh有电场力就有相应的能，叫电势有电场力就有相应的能，叫电势能能EPEpEp由物体和地面间的相对位置由物体和地面间的相对位置决定决定EP由电荷间的相对位置决定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正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加W W重重 =E=EP1P1-E-EP2P2W W电电 =E=EPAPA-E-EPBPB本讲稿第十三页，共三十七页尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异很大差异存在两种电荷存在两种电荷正电荷顺电场线移动，正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少负电荷顺电场线移动，负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加正电荷逆电场线移动，正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加负电荷逆电场线移动，负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少本讲稿第十四页，共三十七页例例1右图中右图中MN为电场中某一条电场线方为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点向向右，在线取两点a、b 今将一电荷今将一电荷q从从a移到移到b则则（）A.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能增加；的电势能增加；B.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能增加；的电势能增加；C.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能减少；的电势能减少；D.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能减少。的电势能减少。本讲稿第十五页，共三十七页1、定义：、定义：单位电荷电场力做的功。单位电荷电场力做的功。2、单位：伏特（、单位：伏特（V）1V=1J/C3、电势差是标量，但有正有负、电势差是标量，但有正有负4、决定的因素：、决定的因素：只与电场及始末两点的位置有关，只与电场及始末两点的位置有关，与与 检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。注意：电场力做的功注意：电场力做的功WAB=qUAB（WAB、q、UAB都有正负号都有正负号)5、UABUBA，UAC UAB+UBC三、三、电势差（电压）电势差（电压）本讲稿第十六页，共三十七页例例2：A、B、C为电场中的点，将为电场中的点，将q=610-6C的负的负电荷从电荷从A点移到点移到B点需克服电场力做功点需克服电场力做功310-5J，再将电荷从再将电荷从B点移到点移到C点，电场力做功点，电场力做功1.210-5J，则，则（1）电场方向由）电场方向由AB还是还是BA？（2）A与与B、B与与C、A与与C间的电势差？间的电势差？本讲稿第十七页，共三十七页单位单位:伏特伏特符号为符号为V1V=1J/C四、四、电势电势1.电势电势（P为零电势点）为零电势点）本讲稿第十八页，共三十七页对电势的理解对电势的理解（1）电势是相对的，是相对于零势面而言的，）电势是相对的，是相对于零势面而言的，一一般选大地或无穷远为零势面。般选大地或无穷远为零势面。（2）沿着电场线方向电势降低。）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）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。中个点电势均为负。（4）电势是标量，但有正负）电势是标量，但有正负（负电势表示比零电（负电势表示比零电势低）势低）本讲稿第十九页，共三十七页1电势电势2电势差与电势的关系电势差与电势的关系3电势能与电势的关系电势能与电势的关系本讲稿第二十页，共三十七页例例3.如图所示如图所示,在同一条电场线上有在同一条电场线上有A.B.C三点三点,将将的点电荷由的点电荷由A点移点移动到动到B点点,电场力做什么功电场力做什么功?做多少功做多少功?电势能电势能变化了多少变化了多少?再将该电荷由再将该电荷由B点移到点移到C点点,电场电场力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?ABC本讲稿第二十一页，共三十七页例例4在在370JRB22彩色显像管中，阴极彩色显像管中，阴极A与阳与阳极极B间电势差间电势差UAB=-22.5kv，电子从阴极到阳，电子从阴极到阳极加速，试求电场力做功多少？电子到达阳极极加速，试求电场力做功多少？电子到达阳极的速度为多少？的速度为多少？本讲稿第二十二页，共三十七页五、等势面五、等势面1 1定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。2 2等势面的性质等势面的性质（1 1）沿等势面移动电荷时，电场力不做功）沿等势面移动电荷时，电场力不做功（2 2）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电 势低的等势面势低的等势面（3 3）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏 （4 4）任意两个电势不等的等势面不能相交）任意两个电势不等的等势面不能相交本讲稿第二十三页，共三十七页3.3.几种常见电场的等势面分布：几种常见电场的等势面分布：本讲稿第二十四页，共三十七页本讲稿第二十五页，共三十七页例例1右图中右图中MN为电场中某一条电场线方为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点向向右，在线取两点a、b 今将一电荷今将一电荷q从从a移到移到b则则（）A.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能增加；的电势能增加；B.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能增加；的电势能增加；C.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能减少；的电势能减少；D.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能减少。的电势能减少。本讲稿第二十六页，共三十七页例例2 2关于电势差的说法中，正确的是关于电势差的说法中，正确的是 （）A A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功电场力所做的功B B、1C1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了了1J1J的功，这两点间的电势差就是的功，这两点间的电势差就是1V1VC C、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的、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电势差无关D 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、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本讲稿第二十七页，共三十七页例例3 3下列说法中正确的是下列说法中正确的是 （）A A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；B B、电荷在场强为零处的电势能也为零；、电荷在场强为零处的电势能也为零；C C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；D D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零能必为零.本讲稿第二十八页，共三十七页例例4 4关于电势和电势能的关系，下列各种关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是：说法中正确的是：（）A A、某点电势高，说明该点电势能大；、某点电势高，说明该点电势能大；B B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；、某点电势高，说明该点电场做功本领强；C C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；则电势一定降低；D D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作、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是从电势低处移向电势高处.本讲稿第二十九页，共三十七页例例5如图，如图，AB和和CD为等势面，电势分别为为等势面，电势分别为和和，则，则_(填填、或、或)，负电荷，负电荷q在在M点和点和N点的电势能大小，点的电势能大小，M_N；若把；若把q从从M移到移到N是是_（克服电场力还是电场（克服电场力还是电场力）做功，做了力）做功，做了功功.本讲稿第三十页，共三十七页例例6如图所示，三条曲线为电场中三个等如图所示，三条曲线为电场中三个等势面，势面，UB0，UA20V，UC-40V.(1)求求UAB，UDB，UCD；(2)把电量把电量q-210-7C的电荷从的电荷从A移到移到C电电场力做了多少功场力做了多少功?再从再从C到到B做多少功做多少功?总的总的做多少功做多少功?(3)把该电荷从把该电荷从A直接移到直接移到B电场力做多少功电场力做多少功?并与并与(2)中结果进行比较，说明为什么中结果进行比较，说明为什么?本讲稿第三十一页，共三十七页例例7 7在一点电荷在一点电荷Q产生的电场中，一个粒产生的电场中，一个粒子（带正电荷）通过时的轨迹如图所示，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（以下说法中正确的是（）A A点电荷点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电可能为正电荷，也可能为负电荷荷B B运动中运动中 粒子总是克服电场力做功粒子总是克服电场力做功 C C 粒子在粒子在a、b两等势面时的动能一定有两等势面时的动能一定有EkaEkb D D 粒子在经过粒子在经过a a、b b两等势面上时的电势两等势面上时的电势能一定有能一定有a a b b 本讲稿第三十二页，共三十七页例例8在点电荷在点电荷Q产生的电场中，有三个等产生的电场中，有三个等势面势面a、b、c，如图所示，如图所示.Ua30V，Ub20V，Uc10V，则点电荷，则点电荷Q所带的电荷是所带的电荷是正电荷还是负电荷正电荷还是负电荷?.若使一带电粒子沿若使一带电粒子沿KMN路径穿过电场，则粒子所带电荷是正路径穿过电场，则粒子所带电荷是正电荷还是负电荷电荷还是负电荷?.若粒子所带电量为若粒子所带电量为3.210-19C，则从，则从K到到M电场力做功为电场力做功为J，粒子从，粒子从K到到N电势能的变化量为电势能的变化量为.本讲稿第三十三页，共三十七页例例9 9如图所示，在正的点电荷如图所示，在正的点电荷Q Q的电场中的电场中有有a a、b b两点，它们到点电荷两点，它们到点电荷Q Q的距离的距离 r r1 1r-35V-35V C C、U UC C-35V -35V D D、无法判断、无法判断 的高低的高低本讲稿第三十七页，共三十七页