知識梳理-電場中的導(dǎo)體電勢差電勢

1、電場中的導(dǎo)體、電勢差 電勢知識小結(jié)靜電屏蔽電勢差 電勢靜電平衡當(dāng)導(dǎo)體中(及表面)沒有電荷定向移動時,這種狀態(tài)叫靜電平衡電場力做功電場力做功只與初末兩點(diǎn)的位置有關(guān),與具體的路徑無關(guān).電場力做功與電勢差的關(guān)系:WAB=q·UAB產(chǎn)生的原因原來中性的導(dǎo)體放在場強(qiáng)為E0的電場中時,導(dǎo)體中的自由電子除了做熱運(yùn)動外,還要在電場力的作用下發(fā)生定向移動,其移動的方向與場強(qiáng)的方向相反,從面在導(dǎo)體的一側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷,另一側(cè)對稱地出現(xiàn)了正電荷.電勢差電荷在電場中由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時,電場力做功WAB與電荷電量q的比值WAB/q叫做AB兩點(diǎn)間的電勢差,用UAB表示,即UAB=WAB/q單位:伏特V.電勢差也

2、叫電壓,在一般的問題中,我們更多的只是關(guān)心電勢差的大小,此時我們常常對電壓取正值.電勢差的大小只與電場中的AB兩點(diǎn)位置有關(guān),而與其它無關(guān),故它反映了電場本身的一種性質(zhì).靜電平衡的條件導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零,即E內(nèi)=0,E內(nèi)=E0+E,E為導(dǎo)體兩側(cè)的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場.電勢在電場中選擇一個參考點(diǎn)O作為零電勢點(diǎn),則電場中某點(diǎn)A與參考點(diǎn)間的電勢差UAO就叫做該點(diǎn)的電勢.電勢用表示電勢的大小等于單位正電荷由該點(diǎn)移到參考點(diǎn)時電場力做的功.電勢是標(biāo)量.沿著電場線的方向,電勢在不斷降低.靜電屏蔽由于靜電感應(yīng),可使金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強(qiáng)為零,遮擋了外界電場對內(nèi)部的影響,這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽電勢與電勢差電勢

3、差與電勢:UAB=A-B電勢的高低與參考點(diǎn)選擇有關(guān),電勢差的大小與參考點(diǎn)的選擇無關(guān).靜電屏蔽的應(yīng)用電學(xué)儀器或電子儀表外部的金屬罩,通信電纜外面包的一層鉛皮,電工高壓作業(yè)時穿的金屬絲網(wǎng)制的衣服,褲子,鞋等電勢能電荷在電場中由于受到電場力而具有的勢能叫電勢能,也用EP來表示.電勢能與電場力關(guān)系(類似于重力與重力勢能):電場力做正功,電勢能減少;電場做負(fù)功,電勢能增加.電場力做了多少功,則電勢也改變多少.電場力做功的過程,就是電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的過程.電荷的電勢能只能是相對參考點(diǎn)而言:把電荷從參考點(diǎn)O移動到某點(diǎn)A時,電場力做了多少功,則電荷在A點(diǎn)就具有多少的電勢能.注意:1.導(dǎo)體處于靜電平衡狀

4、態(tài)時,具有如下特點(diǎn).(1)導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零.這里的場強(qiáng)指的是外電場與附加電場的矢量和.(2)導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直.不然的話,電荷還會發(fā)生定向移動,當(dāng)然也就不是處于靜電平衡的狀態(tài)了.(3)電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上.2.關(guān)于電勢與電勢差(1)電勢差定義式UAB=WAB/q及由此得到的變形式WAB=q·UAB適用于一切電場.(2)講到電勢差時,必須明確所指的是哪兩點(diǎn)間的電勢差.(3)電勢差有正負(fù),其正負(fù)只表示這兩點(diǎn)的電勢的高低,如UAB=6V,則說明B點(diǎn)的電勢比A點(diǎn)高6V(4) 電勢具有相對性,一般情況下,我們選擇大地或無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)(參考點(diǎn)).故電場中某點(diǎn)

5、電勢的高低與參考點(diǎn)的選取有關(guān).這個與高度是類似的.(5)電勢的正負(fù)只表示大小,不表示方向.其意義為:電勢為正說明該點(diǎn)的電勢高于參考點(diǎn)的電勢,電勢為負(fù)說明該點(diǎn)的電勢低于參考點(diǎn)的電勢.(6)我們?nèi)暨x取無窮遠(yuǎn)為零電勢點(diǎn),則在正點(diǎn)電荷的電場中的每一點(diǎn)的電勢均為正,在負(fù)的點(diǎn)電荷的電場中的每一點(diǎn)的電勢均為負(fù).(7)我們在確定電勢的正負(fù)時,還可以用單位正電荷在電場中某點(diǎn)移到參考點(diǎn)時電場做功的正負(fù)來判定.若單位正電荷從該點(diǎn)移到參考點(diǎn),電場力做正功,則該點(diǎn)的電勢為正;若單位正電荷從該點(diǎn)移到參考點(diǎn)過程中電場力做負(fù)功,則該點(diǎn)的電勢為負(fù).(8)電勢差與電勢沒有嚴(yán)格意義上的區(qū)分：電勢實(shí)質(zhì)上就是電場中的某點(diǎn)與零電勢點(diǎn)（參

6、考點(diǎn)）之間的電勢差。(9)電子伏:在電壓為1V的兩點(diǎn)間,把一個電子由一點(diǎn)移到另一點(diǎn),電場做的功等于1電子伏,記為1ev.可以證明,1ev=1.6×10-19J,這個電子伏單位也是能量單位,常用在研究微觀粒子時.PQA B例題一：如右圖所示，Q是一個絕緣金屬導(dǎo)體，把一個帶正電的絕緣金屬球P移近Q，由于靜電感應(yīng)，A端出現(xiàn)的感應(yīng)電荷量大小為QA，B端出現(xiàn)的電荷量為QB，則下列說法正確的是（ ）（A）用手接觸一下Q的A端，拿走P后Q帶正電（B）用手接觸一下Q的B端，拿走P后Q帶負(fù)電（C）導(dǎo)體Q上，QA>QB（D）導(dǎo)體Q上，QA=QB解析： P帶正電，由于受到P上正電荷的吸引力，故Q上的

7、A端出現(xiàn)負(fù)電荷，由于受到P上正電荷的排斥力，故Q上的B端出現(xiàn)正電荷。當(dāng)手接觸導(dǎo)體時，此時就把Q與大地視為一個整體，則這個整體由于靜電感應(yīng)，在近端出現(xiàn)負(fù)電荷，在遠(yuǎn)端出現(xiàn)正電荷。故無論手接觸Q的哪一端，在Q上都只留下負(fù)電荷，正電荷均在地球的遠(yuǎn)端去了。而靜電感應(yīng)只是使導(dǎo)體Q上的負(fù)電荷從它和一部分移到另一部分，在重新分布時，電荷的總量還是沒有變，則說明，正負(fù)電荷之和必然為零，故有QA=QB正確選項(xiàng)為B、D。例題二：在電場中電荷量為2.0×109C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做了1.5×107J的正功,再把這個正電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場做了4.0×107J的負(fù)功.在ABC三點(diǎn)中,哪一點(diǎn)的電勢最高?A和B之間,B和C之間,A和C之間的電勢差UAB、UBC、UAC各是多大？解析對于正電荷，其所在的位置的電勢越高，其電勢越高，故我們可以根據(jù)正電荷的電勢能的變化來確定某點(diǎn)的電勢。由題中發(fā)現(xiàn)，正電荷從A到B時，電場力做正功，其電勢能在減少，故A>B；當(dāng)正電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn)時，電場做負(fù)功，說明電勢能在增加，則B<C，若選B點(diǎn)為參考點(diǎn)，則可以發(fā)現(xiàn)，由于從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時電場做的功小于從C點(diǎn)到B點(diǎn)電場做的功，故A<C，也就是說，C點(diǎn)電勢最高。求電勢差時，只需要根據(jù)電勢差的定