電勢(shì)差的公式

1、電勢(shì)差的公式電勢(shì)差大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所 做的功。與電勢(shì)差概念相關(guān)的物理公式有兩個(gè)：n Wab二甲一一甲b此外，還有電勢(shì)差與勻強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系U=E*d;以及電容的關(guān)系式U=Q/C【知識(shí)拓展】電勢(shì)差是靜電場(chǎng)中較難理解的概念。要深入理解電勢(shì)差，需要從 其概念，及其與電勢(shì)、電勢(shì)能、電壓、電場(chǎng)力做功、電荷正負(fù)性之間 的關(guān)聯(lián)來剖析。本文對(duì)這些問題做了詳細(xì)的解析。電勢(shì)差的概念電勢(shì)差就是我們初中接觸過的電壓，也稱作電位差，是衡量單位 電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。電勢(shì)差大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所 做的功，公式表述就是U=W/q;電勢(shì)差雖然

2、是標(biāo)量，不過也是有方向的。這一點(diǎn)類似于電流。電勢(shì)差的方向規(guī)定為從高電勢(shì)點(diǎn)指向低電勢(shì)點(diǎn)的方向。電勢(shì)差的 國(guó)際單位制為伏特(V，簡(jiǎn)稱優(yōu)，常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(uV)、千伏(kV)等。電勢(shì)差的公式與電勢(shì)差概念相關(guān)的物理公式有兩個(gè)：UAB= 二甲一一甲b此外，還有電勢(shì)差與勻強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系U=E*d;以及電容的關(guān)系式U二Q/C;電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系與字面意義一致，電勢(shì)差即為電勢(shì)之差，AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差滿足下 述關(guān)系：電勢(shì)差與高度差的類比靜電場(chǎng)中的電勢(shì)差運(yùn)算，完全不同于初中的電路運(yùn)算，幾乎都是 和能量、做功聯(lián)系在一起的，是一個(gè)非常抽象的概念。為了便于同學(xué)們理解，高中物理網(wǎng)將電勢(shì)差與高度差進(jìn)行類比。下

3、面我們以正電荷為例進(jìn)行說明。假設(shè)在某電場(chǎng)中，把一個(gè)正電荷從A移動(dòng)到B，電場(chǎng)力正功，那 么U=W/q為正;說明A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)高。假設(shè)在重力場(chǎng)中，把一個(gè)質(zhì)點(diǎn)從A移動(dòng)到B,重力做正功，那么 H=W/mg，也為正;說明A點(diǎn)比B點(diǎn)的位置要高。假設(shè)在某電場(chǎng)中，如果把一個(gè)負(fù)電荷從A移動(dòng)到B，電場(chǎng)正功， 那么U=W/q為負(fù);說明A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)低。假設(shè)在重力場(chǎng)中，把一個(gè)質(zhì)點(diǎn)從A移動(dòng)到B，重力做負(fù)功，那么 H=W/mg，也為負(fù);說明A點(diǎn)比B點(diǎn)的位置要低。假設(shè)在某電場(chǎng)中，如果把一個(gè)負(fù)電荷從A移動(dòng)到B，電場(chǎng)負(fù)功， 那么U=W/q為正;說明A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)高。電勢(shì)差與電壓的關(guān)系兩者是一個(gè)概念，不過研究的領(lǐng)域是不同的

4、。為了辨析，我們就 劃分成兩個(gè)概念。在靜電場(chǎng)這個(gè)章節(jié)，研究的是微觀領(lǐng)域內(nèi)電荷的運(yùn)動(dòng)、做功、能 量，我們稱之為電勢(shì)差。在含有導(dǎo)體的電路中我們重點(diǎn)研究大量電荷的移動(dòng)（即電流），串 并聯(lián)關(guān)系，產(chǎn)生的熱能，這個(gè)時(shí)候不會(huì)去研究單獨(dú)某個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)與 做功情況，我們稱之為電壓。問題:如何深入理解電勢(shì)差的概念？電勢(shì)差的概念非常難理解，同學(xué)們要采用類比的方法來慢慢磨這 個(gè)知識(shí)點(diǎn)。類比高度差、重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系，來理解電勢(shì)差，電場(chǎng) 力做功與電勢(shì)能的關(guān)系。某小球，從A移動(dòng)到B,移動(dòng)過程高度為正，即，從較高的位置A落到較低的位置B,重力做正功，重力勢(shì)能降低。Wg0;EaEb；某帶正電的物體，從A移動(dòng)到B，移動(dòng)過

5、程電勢(shì)差為正，即，從 較高的電勢(shì)點(diǎn)A移動(dòng)到較低的電勢(shì)點(diǎn)B，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能降低。 W 電0;EaEb；請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真閱讀上面的這兩段話，接下來說負(fù)電問題。正如，AB兩點(diǎn)的高度差不會(huì)隨著物體大小改變一樣，AB兩點(diǎn)的 電勢(shì)差，也不會(huì)因?yàn)閹щ姷恼?fù)性改變。然而，帶電的正負(fù)性，會(huì)影響到電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能的變化也就 不同了。某帶負(fù)電的物體，從A移動(dòng)到B，移動(dòng)過程電勢(shì)差為正，即，從 較高的電勢(shì)點(diǎn)A移動(dòng)到較低的電勢(shì)點(diǎn)B，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。 W 電V0;EaVEb；電勢(shì)差和電勢(shì)能的關(guān)系電荷在移動(dòng)中電勢(shì)會(huì)改變，如果這個(gè)過程中電場(chǎng)力做正功，那么 電勢(shì)能減小。反之，如果這個(gè)過程中電場(chǎng)力做負(fù)功，那么電勢(shì)能增

6、大。根據(jù)功與能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，電勢(shì)能的改變量的絕對(duì)值，等于電荷量 與電勢(shì)差乘積(qU)的絕對(duì)值。電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系是U=Ed;簡(jiǎn)單的證明過程是:U=W/q=Fs/q二Es=Ed;這里的s就是d,指的是 沿著電場(chǎng)線方向的運(yùn)動(dòng)距離。電勢(shì)差和等勢(shì)面由各個(gè)相等的電勢(shì)，組成一個(gè)面，這樣的面我們稱之為等勢(shì)面。等勢(shì)面上所有的點(diǎn)，電勢(shì)都相等。任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零。電場(chǎng)線總是與等勢(shì)面正交，并指向電勢(shì)降低的方向。電勢(shì)差與電容的關(guān)系對(duì)平行板電容器而言，電勢(shì)差與電容的關(guān)系為:C二Q/U;C指的是電 容，U指的是兩板間的電勢(shì)差，Q指的是電荷量。金屬球金屬球金屬桿金屬箔電勢(shì)差與電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電

7、荷無關(guān)電勢(shì)差與電荷的正負(fù)有關(guān)系嗎？電勢(shì)差的大小與電場(chǎng)力做功有關(guān) 系嗎?電勢(shì)差，就是我們初中接觸過的電壓。同樣的物理量，研究的領(lǐng) 域不同，說法就不同。靜電場(chǎng)這個(gè)章節(jié)，研究的是微觀領(lǐng)域內(nèi)電荷的運(yùn)動(dòng)、做功、能量， 并不是在含有導(dǎo)體的電路中研究電流、電勢(shì)差(電壓)的。后者是下個(gè) 章節(jié)恒定電路中要學(xué)習(xí)的。正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電場(chǎng)力做功，AB兩點(diǎn)電勢(shì)差等于做功與 電荷的比值，公式表述就是UAB=W/q;請(qǐng)注意，計(jì)算時(shí)分子與分母要考 慮正負(fù)性。舉例，如果是5C的正電荷，從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功 50J，那么 UAB=50/5(v)=10(v);舉例，如果是5C的正電荷，從C點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)，電場(chǎng)力做功-5

8、0J，那么 U =-50/5(v)=-10(v);CD舉例，如果是5C的負(fù)電荷，從E點(diǎn)移動(dòng)到F點(diǎn)，電場(chǎng)力做功 50J，那么 Uef=50/-5(v)=-10(v);舉例，如果是5C的負(fù)電荷，從G點(diǎn)移動(dòng)到H點(diǎn)，電場(chǎng)力做功 -50J，那么 UGH=-50/-5(v)=10(v);就是這樣計(jì)算的，教材上也是這么講的。特別注意的是，分子、分母都考慮正負(fù)號(hào)，記住了，做題就不會(huì) 出錯(cuò)。懂了電勢(shì)差的基本概念和計(jì)算公式，接下來，我們討論:c w(1)電勢(shì)差與電荷的正負(fù)有關(guān)系嗎？先來說答案：電勢(shì)差與電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷無關(guān)。為什么呢？?jī)牲c(diǎn)A與B之間的電勢(shì)差，由其本身的位置和原始的電場(chǎng)決定， 與電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)無關(guān)。

9、還是借助高度差、重力勢(shì)能與重力做 功的關(guān)系來理解：比如說，A點(diǎn)與B點(diǎn)的位置，到底誰高誰低，并不是由被舉高或 自由下落的外在物體決定的。你可以通過上面電勢(shì)差的定義，和我舉的四個(gè)例子，帶幾組數(shù)據(jù)， 把負(fù)電荷從A移動(dòng)到B，計(jì)算出的電勢(shì)差U，與把正電荷從A移動(dòng)到 B，你會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的電勢(shì)差U是一樣的。理解一個(gè)概念不容易，既要基于課本，又要超脫課本。下面，我再補(bǔ)充一個(gè)問題，便于你更進(jìn)一步理解電勢(shì)差的概念， 問題是：兩點(diǎn)電勢(shì)差的大小與電場(chǎng)力做功有關(guān)系嗎？答案是，沒有關(guān)系。因?yàn)椋妱?shì)差是一個(gè)比值，做功多就是做功多，并不能說明電勢(shì) 差大。還是借助高度差、重力勢(shì)能與重力做功的關(guān)系來理解:比如說，A點(diǎn)與B點(diǎn)的位置

10、，到底誰高誰低，與物體的重力有關(guān) 系嗎?當(dāng)然是沒有關(guān)系的了。只不過，越重的物體，其移動(dòng)同樣的高度，重力做功的絕對(duì)值越 大。反應(yīng)到這個(gè)問題上來，就是電場(chǎng)力做功多，有可能是電荷量多， 比值不變。【高中物理電勢(shì)差教案】【教學(xué)目標(biāo)】理解電勢(shì)差的含義，掌握計(jì)算電勢(shì)差的方法，并會(huì)利用電勢(shì)差計(jì) 算兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做的功；通過類比的方法，能夠理解電勢(shì)差的含義；在類比學(xué)習(xí)的過程中，能夠提高邏輯思維能力，以及分析推理能 力?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】電勢(shì)差的含義和計(jì)算式。通過公式推導(dǎo)，得出電勢(shì)差的定義式?！窘虒W(xué)方法】多媒體教學(xué)、問答、討論、講授等【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】-、新課導(dǎo)入多媒體展示地理圖片：中國(guó)等高線地形圖。問題1:

11、珠穆朗瑪峰、四川盆地的海拔高度分別是多少?珠穆朗瑪峰 與四川盆地的高度差是多少？學(xué)生的回答之后引導(dǎo)其思考，高度與高度差誰是相對(duì)值，誰是絕對(duì) 值。引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課所學(xué)電勢(shì)的知識(shí)，提問學(xué)生電勢(shì)相當(dāng)于高度還 是高度差呢？學(xué)生回答：電勢(shì)與高度應(yīng)該都是絕對(duì)值，相當(dāng)于高度。問題2：那在電場(chǎng)中是否也有相當(dāng)高度差的物理概念呢?猜想一下？學(xué)生回答：應(yīng)該是電勢(shì)差。教師點(diǎn)評(píng)，引出課題一一電勢(shì)差（板書）。二、新課探究（一）電勢(shì)差教師引導(dǎo)學(xué)生利用高度差的概念，自主概括電勢(shì)差的概念，電場(chǎng)中 兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值。概括電勢(shì)差的定義，同時(shí)說明電勢(shì)差也叫電壓用大寫字母U來表示。再引導(dǎo)學(xué)生思考電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零勢(shì)點(diǎn)的選取是否

12、有關(guān)，讓學(xué)生概括出電勢(shì)差是一個(gè)絕對(duì)值，與零勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)。老師弭提間;儡虬賄設(shè)電場(chǎng)中細(xì)點(diǎn)胡為四B點(diǎn)電勢(shì)加.則AB兩點(diǎn)間的電蟾該如何表示呢？引導(dǎo)學(xué)生自己說出電勢(shì)差如何計(jì)算。此時(shí)繼續(xù)追問：BA兩點(diǎn)間的電勢(shì)差如何表示？引導(dǎo)學(xué)生注意書寫電勢(shì)差的下腳標(biāo)。通過提問電勢(shì)差的值是否可以為負(fù)值，電勢(shì)差的正負(fù)表示什么含義等一系列的問題讓學(xué)生對(duì)電勢(shì)差有一個(gè)全面的了解。（二）靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系教師讓學(xué)生回怫電力舸與電剪能關(guān)狙及電荷q在電場(chǎng)中從皤動(dòng)到B時(shí)新電力崛功吃與AB兩點(diǎn)間電次能膈 的關(guān)系板書峋=蜘-用強(qiáng)調(diào)卸標(biāo)的書引隅與捕學(xué)習(xí)過的偵A溯標(biāo)書寫J蹤不.然后引導(dǎo)字生試看用電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)弒，成寫上述公式學(xué)生思考后，老雌書吧廣醇啊再引零生發(fā)現(xiàn)飽表示罹AB兩點(diǎn)間的螂亳可以把暇式進(jìn)-城寫師生共同互調(diào)出吃=死如或者站些q老師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)公球括出融械功與電勢(shì)差的焉:知道了電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)名可以能 計(jì)算出在湖點(diǎn)間軫動(dòng)電荷時(shí)融力做的鞏且不用考慮前電力和電磁動(dòng)的路色三、鞏固練習(xí)在電場(chǎng)中把2.0 x109C的正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力做i力為l 5x10 Vo再把這個(gè)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，靜電力做功為-4x1（7，/。問（0 ABC三點(diǎn)中哪點(diǎn)電勢(shì)最高？哪點(diǎn)電勢(shì)最ffi? （2）A、B間，B、C間，A、c間的用勢(shì)差各是