《電勢差》導學案

1、一、電勢差與電場力做功一、電勢差與電場力做功1.1.電勢差：電場中兩點電勢差：電場中兩點 的差值叫做電勢差；設的差值叫做電勢差；設A A點電點電勢 為勢 為A A，B B點 電 勢 為點 電 勢 為B B， 則， 則A A、B B兩 點 的 電 勢 差兩 點 的 電 勢 差U UA BA B ；電勢差在電路中也稱為；電勢差在電路中也稱為 ，用，用符號符號 表示表示. .2.2.電場力做功與電勢差的關系：電場力做功與電勢差的關系：W WABAB ，電勢差的單位，電勢差的單位是是 . .3.3.在研究原子、原子核的時候，常用電子伏特做能量單位，在研究原子、原子核的時候，常用電子伏特做能量單位，1

2、eV1 eV . .電勢AB電壓UqUABV1.601019 J課堂講義 理解深化探究一、電勢差與電場力做功一、電勢差與電場力做功1.1.電勢差與電勢的關系電勢差與電勢的關系(1)(1)講到電勢差時，必須指明是講到電勢差時，必須指明是哪兩點哪兩點間的電勢差，間的電勢差，A A、B B間間的電勢差記為的電勢差記為U UAB, AB, B B、A A間的電勢差記為間的電勢差記為U UBABA. .(2)(2)電勢差的正負表示電場中兩點電勢的電勢差的正負表示電場中兩點電勢的相對高低相對高低，若，若U UABAB0 0，則則A AB B；若；若U UABAB0 0，則，則A AB B. .(3)(3)

3、電場中兩點間的電勢差與電勢零點的選取電場中兩點間的電勢差與電勢零點的選取無關無關. .(1) (1) 可以看成電勢差的定義式，是按比值法可以看成電勢差的定義式，是按比值法定義的物理量定義的物理量. .電勢差電勢差U UABAB由電場本身決定，與由電場本身決定，與q q、W WABAB無關無關. .(2)(2)在一般的計算中，各物理量都要在一般的計算中，各物理量都要帶入符號帶入符號，即，即W WABAB、U UABAB、q q均可均可正可負，其中正可負，其中W WABAB取正號表示從取正號表示從A A點移動到點移動到B B點時靜電力做正功，點時靜電力做正功，W WABAB取負號表示從取負號表示從

4、A A點移動到點移動到B B點時靜電力做負功，做負功時也可以說點時靜電力做負功，做負功時也可以說成電荷克服電場力做了功成電荷克服電場力做了功. .(3)(3)注意：用公式注意：用公式W WABABqUqUABAB或或 計算時計算時W W與與U U的角的角標要對應標要對應. .2.2.對公式對公式W WABABqUqUABAB或或 的理解的理解二、電場強度與電勢差的關系二、電場強度與電勢差的關系在勻強電場中，電場強度等于沿在勻強電場中，電場強度等于沿 方向方向 上的電上的電勢差，即勢差，即 ，E E是是 電場的場強，電場的場強，d d是沿是沿 方向的距離，上式說明電場強度的單位方向的距離，上式說

5、明電場強度的單位可以為可以為V/m.V/m.想一想想一想電場中電場中A A、B B兩點間的電勢差大，那么兩點間場強一兩點間的電勢差大，那么兩點間場強一定大嗎？定大嗎？答案答案場強是指沿電場線方向每單位距離上的電勢差，場強是指沿電場線方向每單位距離上的電勢差，A A、B B兩點間的距離不清楚，所以兩點間場強不能確定大小關系兩點間的距離不清楚，所以兩點間場強不能確定大小關系. .場強單位距離勻強電場強度二、電場強度與電勢差的關系二、電場強度與電勢差的關系1.1.公式公式U UEdEd和和 只適用于只適用于勻強電場勻強電場的定量計算，的定量計算，其中其中d d為為A A、B B兩點兩點沿電場方向沿電

6、場方向的距離的距離. .2.2.電場中電場中A A、B B兩點的電勢差兩點的電勢差U U跟電荷移動的跟電荷移動的路徑無關路徑無關，由電，由電場強度場強度E E及及A A、B B兩點沿電場方向的距離兩點沿電場方向的距離d d決定決定. .3.3. 說明電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向每單說明電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢，且位距離上降低的電勢，且場強方向就是電勢降低最快的方場強方向就是電勢降低最快的方向向. .4.4.在在非勻強電場非勻強電場中，公式中，公式 可用來定性分析問題，可用來定性分析問題，由由 可以得出結(jié)論：在等差等勢面越密的地方場強可以得出結(jié)論：在等差等勢面越密的

7、地方場強就越大，如圖就越大，如圖1 1甲所示甲所示. .再如圖乙所示，再如圖乙所示，a a、b b、c c為某條電場為某條電場線上的三個點，且距離線上的三個點，且距離ababbcbc，由于電場線越密的地方電，由于電場線越密的地方電場強度越大，故場強度越大，故U UababU Ubcbc. .圖1三、示波管的工作原理三、示波管的工作原理1.1.示波器的構(gòu)成：主要由示波器的構(gòu)成：主要由 、偏轉(zhuǎn)板和、偏轉(zhuǎn)板和 組成組成. .2.2.工作原理：電子在加速電場中被工作原理：電子在加速電場中被 ，在偏轉(zhuǎn)電場中，在偏轉(zhuǎn)電場中發(fā)生發(fā)生 ，飛出平行金屬板后做，飛出平行金屬板后做 運動運動. .電子槍熒光屏加速偏

8、轉(zhuǎn)勻速直線- - -+ +- -+ + +- -xxyy想一想想一想示波管兩對偏轉(zhuǎn)電極要是都不加電壓，熒光屏上示波管兩對偏轉(zhuǎn)電極要是都不加電壓，熒光屏上會出現(xiàn)什么圖象？若只加豎直方向上的恒定電壓，熒光屏會出現(xiàn)什么圖象？若只加豎直方向上的恒定電壓，熒光屏上會出現(xiàn)什么圖象？上會出現(xiàn)什么圖象？答案答案兩個偏轉(zhuǎn)電極都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子不會進行偏兩個偏轉(zhuǎn)電極都不加偏轉(zhuǎn)電壓，則電子不會進行偏轉(zhuǎn)，所以會打在熒光屏的中心形成一個亮斑；若只加豎直轉(zhuǎn)，所以會打在熒光屏的中心形成一個亮斑；若只加豎直方向上的恒定電壓，則電子在豎直方向上偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)距方向上的恒定電壓，則電子在豎直方向上偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光離

9、相同，在熒光y y軸上出現(xiàn)一個亮斑軸上出現(xiàn)一個亮斑. .三、示波管的工作原理三、示波管的工作原理1.1.偏轉(zhuǎn)板不加電壓時：從電子槍射出的電子將沿直線運動，偏轉(zhuǎn)板不加電壓時：從電子槍射出的電子將沿直線運動，射到熒光屏的中心點形成一個亮斑射到熒光屏的中心點形成一個亮斑. .2.2.在在XXXX( (或或YYYY) )加電壓時：若所加電壓穩(wěn)定，則電子被加電壓時：若所加電壓穩(wěn)定，則電子被加速，偏轉(zhuǎn)后射到加速，偏轉(zhuǎn)后射到XXXX( (或或YYYY) )所在直線上某一點，形成所在直線上某一點，形成一個亮斑一個亮斑( (不在中心不在中心).).3.3.示波管實際工作時，豎直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板都加上電示波管實

10、際工作時，豎直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板都加上電壓壓. .一般地，加在豎直偏轉(zhuǎn)板上的電壓是要研究的信號電壓，一般地，加在豎直偏轉(zhuǎn)板上的電壓是要研究的信號電壓，加在水平偏轉(zhuǎn)板上的電壓是掃描電壓，若兩者周期相同，加在水平偏轉(zhuǎn)板上的電壓是掃描電壓，若兩者周期相同，在熒光屏上就會顯示出信號電壓在一個周期內(nèi)隨時間變化在熒光屏上就會顯示出信號電壓在一個周期內(nèi)隨時間變化的波形圖的波形圖. .例例4 4 示波管原理圖如圖示波管原理圖如圖4 4所示，當兩偏轉(zhuǎn)板所示，當兩偏轉(zhuǎn)板XXXX、YYYY電壓為零時，電子槍電壓為零時，電子槍發(fā)射出的電子經(jīng)加速電壓加速后會打在熒光屏上的正中間發(fā)射出的電子經(jīng)加速電壓加速后會打在熒光屏上

11、的正中間( (圖示坐標的圖示坐標的O O點，其點，其中中x x軸與軸與XXXX電場場強方向重合，電場場強方向重合，x x軸正方向垂直紙面指向紙內(nèi)，軸正方向垂直紙面指向紙內(nèi)，y y軸與軸與YYYY電電場場強方向重合場場強方向重合).).若要電子打在圖示坐標的第若要電子打在圖示坐標的第象限，則象限，則( () )A.A.X X、Y Y極接電源的正極，極接電源的正極，X X、Y Y接電源的負極接電源的負極B.B.X X、Y Y極接電源的正極，極接電源的正極，X X、Y Y接電源的負極接電源的負極C.C.X X、Y Y極接電源的正極，極接電源的正極，X X、Y Y接電源的負極接電源的負極D.D.X X

12、、Y Y極接電源的正極，極接電源的正極，X X、Y Y接電源的負極接電源的負極D例1 在電場中把一個電荷量為6108 C的點電荷從A點移到B點，電場力做功為3105 J，將此電荷從B點移到C點，電場力做功4.5105 J，求A點與C點間的電勢差.答案250 V例例2 2 如圖如圖2 2所示，在所示，在xOyxOy平面內(nèi)有一個以平面內(nèi)有一個以O O為圓心、半徑為圓心、半徑R R0.1 m0.1 m的圓，的圓，P P為圓周上的一點，為圓周上的一點，O O、P P兩點連線與兩點連線與x x軸正方向軸正方向的夾角為的夾角為. .若空間存在沿若空間存在沿y y軸負方向的勻強電場，場強大軸負方向的勻強電場

13、，場強大小小E E100 V/m100 V/m，則，則O O、P P兩點的電勢差可表示為兩點的電勢差可表示為( () )A.A.U UOPOP10sin 10sin (V) (V) B.B.U UOPOP10sin 10sin (V)(V)C.C.U UOPOP10cos 10cos (V) (V) D.D.U UOPOP10cos 10cos (V)(V)A例例3 3如圖如圖3 3所示，所示，MNMN板間勻強電場板間勻強電場E E2.42.410104 4 N/C N/C，方向，方向豎直向上豎直向上. .場上場上A A、B B兩點相距兩點相距10 cm10 cm，ABAB連線與電場方向夾連線

14、與電場方向夾角角6060，A A點和點和M M板相距板相距2 cm2 cm，(1)(1)此時此時U UBABA等于多少；等于多少；(2)(2)一點電荷一點電荷Q Q5 510108 8 C C，它在，它在A A、B B兩兩點電勢能差為多少；若點電勢能差為多少；若M M板接地，板接地，A A點點電勢是多少；電勢是多少；B B點電勢是多少點電勢是多少. .圖3答案(1)1 200 V(2)6105 J480 V 1 680 V對點練習 鞏固應用反饋電勢差與電場力做功電勢差與電場力做功1.1.有一帶電荷量有一帶電荷量q q3 310106 6 C C的點電荷，從電場中的的點電荷，從電場中的A A點點

15、移到移到B B點時，克服電場力做功點時，克服電場力做功6 610104 4 J. J.從從B B點移到點移到C C點電場點電場力做功力做功9 910104 4 J. J.(1)(1)ABAB、BCBC、CACA間電勢差各為多少；間電勢差各為多少；UCA(UABUBC)100 V.答案 UAB200 VUBC300 VUCA100 V(2)(2)如以如以B B點電勢為零，則點電勢為零，則A A、C C兩點的電勢各為多少；電荷在兩點的電勢各為多少；電荷在A A、C C兩點的電勢能各為多少兩點的電勢能各為多少. .解析解析 若若B B0 0，由，由U UABABA AB B，得，得A AU UABA

16、B200 V.200 V.由由U UBCBCB BC C得得C CB BU UBCBC0 0( (300) V300) V300 V.300 V.電荷在電荷在A A點的電勢能點的電勢能E Ep pA AqqA A3 310106 6200 J200 J6 610104 4 J. J.電荷在電荷在C C點的電勢能點的電勢能E Ep pC CqqC C3 310106 6300 J300 J9 910104 4 J. J.對電場強度與電勢差的關系理解2.如圖5所示，a、b、c是一條電場線上的三個點，電場線的方向由a至c，a、b間的距離等于b、c間的距離，用a、b、c和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點的電勢和電場強度，可以斷定()A.EaEbEc B.abcC.abbc D.EaEbEc圖5解析由“沿著電場線的方向，電勢越來越低”知：abc，斷定