電勢差的公式

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

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

3、面我們以正電荷為例進行說明。假設(shè)在某電場中，把一個正電荷從A移動到B，電場力正功，那 么U=W/q為正;說明A點的電勢比B點高。假設(shè)在重力場中，把一個質(zhì)點從A移動到B,重力做正功，那么 H=W/mg，也為正;說明A點比B點的位置要高。假設(shè)在某電場中，如果把一個負電荷從A移動到B，電場正功， 那么U=W/q為負;說明A點的電勢比B點低。假設(shè)在重力場中，把一個質(zhì)點從A移動到B，重力做負功，那么 H=W/mg，也為負;說明A點比B點的位置要低。假設(shè)在某電場中，如果把一個負電荷從A移動到B，電場負功， 那么U=W/q為正;說明A點的電勢比B點高。電勢差與電壓的關(guān)系兩者是一個概念，不過研究的領(lǐng)域是不同的

4、。為了辨析，我們就 劃分成兩個概念。在靜電場這個章節(jié)，研究的是微觀領(lǐng)域內(nèi)電荷的運動、做功、能 量，我們稱之為電勢差。在含有導(dǎo)體的電路中我們重點研究大量電荷的移動（即電流），串 并聯(lián)關(guān)系，產(chǎn)生的熱能，這個時候不會去研究單獨某個電子的運動與 做功情況，我們稱之為電壓。問題:如何深入理解電勢差的概念？電勢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 個知識點。類比高度差、重力做功與重力勢能的關(guān)系，來理解電勢差，電場 力做功與電勢能的關(guān)系。某小球，從A移動到B,移動過程高度為正，即，從較高的位置A落到較低的位置B,重力做正功，重力勢能降低。Wg0;EaEb；某帶正電的物體，從A移動到B，移動過

5、程電勢差為正，即，從 較高的電勢點A移動到較低的電勢點B，電場力做正功，電勢能降低。 W 電0;EaEb；請同學(xué)們認真閱讀上面的這兩段話，接下來說負電問題。正如，AB兩點的高度差不會隨著物體大小改變一樣，AB兩點的 電勢差，也不會因為帶電的正負性改變。然而，帶電的正負性，會影響到電場力做功，電勢能的變化也就 不同了。某帶負電的物體，從A移動到B，移動過程電勢差為正，即，從 較高的電勢點A移動到較低的電勢點B，電場力做負功，電勢能增加。 W 電V0;EaVEb；電勢差和電勢能的關(guān)系電荷在移動中電勢會改變，如果這個過程中電場力做正功，那么 電勢能減小。反之，如果這個過程中電場力做負功，那么電勢能增

6、大。根據(jù)功與能的對應(yīng)關(guān)系，電勢能的改變量的絕對值，等于電荷量 與電勢差乘積(qU)的絕對值。電勢差和電場強度的關(guān)系勻強電場中，電勢差與電場強度的關(guān)系是U=Ed;簡單的證明過程是:U=W/q=Fs/q二Es=Ed;這里的s就是d,指的是 沿著電場線方向的運動距離。電勢差和等勢面由各個相等的電勢，組成一個面，這樣的面我們稱之為等勢面。等勢面上所有的點，電勢都相等。任意兩點的電勢差為零。電場線總是與等勢面正交，并指向電勢降低的方向。電勢差與電容的關(guān)系對平行板電容器而言，電勢差與電容的關(guān)系為:C二Q/U;C指的是電 容，U指的是兩板間的電勢差，Q指的是電荷量。金屬球金屬球金屬桿金屬箔電勢差與電場運動電

7、荷無關(guān)電勢差與電荷的正負有關(guān)系嗎？電勢差的大小與電場力做功有關(guān) 系嗎?電勢差，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。靜電場這個章節(jié)，研究的是微觀領(lǐng)域內(nèi)電荷的運動、做功、能量， 并不是在含有導(dǎo)體的電路中研究電流、電勢差(電壓)的。后者是下個 章節(jié)恒定電路中要學(xué)習的。正電荷從A點移動到B點電場力做功，AB兩點電勢差等于做功與 電荷的比值，公式表述就是UAB=W/q;請注意，計算時分子與分母要考 慮正負性。舉例，如果是5C的正電荷，從A點移動到B點，電場力做功 50J，那么 UAB=50/5(v)=10(v);舉例，如果是5C的正電荷，從C點移動到D點，電場力做功-5

8、0J，那么 U =-50/5(v)=-10(v);CD舉例，如果是5C的負電荷，從E點移動到F點，電場力做功 50J，那么 Uef=50/-5(v)=-10(v);舉例，如果是5C的負電荷，從G點移動到H點，電場力做功 -50J，那么 UGH=-50/-5(v)=10(v);就是這樣計算的，教材上也是這么講的。特別注意的是，分子、分母都考慮正負號，記住了，做題就不會 出錯。懂了電勢差的基本概念和計算公式，接下來，我們討論:c w(1)電勢差與電荷的正負有關(guān)系嗎？先來說答案：電勢差與電場運動電荷無關(guān)。為什么呢？兩點A與B之間的電勢差，由其本身的位置和原始的電場決定， 與電場中運動電荷的正負無關(guān)。

9、還是借助高度差、重力勢能與重力做 功的關(guān)系來理解：比如說，A點與B點的位置，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差的定義，和我舉的四個例子，帶幾組數(shù)據(jù)， 把負電荷從A移動到B，計算出的電勢差U，與把正電荷從A移動到 B，你會發(fā)現(xiàn)計算出的電勢差U是一樣的。理解一個概念不容易，既要基于課本，又要超脫課本。下面，我再補充一個問題，便于你更進一步理解電勢差的概念， 問題是：兩點電勢差的大小與電場力做功有關(guān)系嗎？答案是，沒有關(guān)系。因為，電勢差是一個比值，做功多就是做功多，并不能說明電勢 差大。還是借助高度差、重力勢能與重力做功的關(guān)系來理解:比如說，A點與B點的位置

10、，到底誰高誰低，與物體的重力有關(guān) 系嗎?當然是沒有關(guān)系的了。只不過，越重的物體，其移動同樣的高度，重力做功的絕對值越 大。反應(yīng)到這個問題上來，就是電場力做功多，有可能是電荷量多， 比值不變?！靖咧形锢黼妱莶罱贪浮俊窘虒W(xué)目標】理解電勢差的含義，掌握計算電勢差的方法，并會利用電勢差計 算兩點間移動電荷時靜電力做的功；通過類比的方法，能夠理解電勢差的含義；在類比學(xué)習的過程中，能夠提高邏輯思維能力，以及分析推理能 力。【教學(xué)重難點】電勢差的含義和計算式。通過公式推導(dǎo)，得出電勢差的定義式。【教學(xué)方法】多媒體教學(xué)、問答、討論、講授等【教學(xué)過程設(shè)計】-、新課導(dǎo)入多媒體展示地理圖片：中國等高線地形圖。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值，誰是絕對 值。引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課所學(xué)電勢的知識，提問學(xué)生電勢相當于高度還 是高度差呢？學(xué)生回答：電勢與高度應(yīng)該都是絕對值，相當于高度。問題2：那在電場中是否也有相當高度差的物理概念呢?猜想一下？學(xué)生回答：應(yīng)該是電勢差。教師點評，引出課題一一電勢差（板書）。二、新課探究（一）電勢差教師引導(dǎo)學(xué)生利用高度差的概念，自主概括電勢差的概念，電場中 兩點間電勢的差值。概括電勢差的定義，同時說明電勢差也叫電壓用大寫字母U來表示。再引導(dǎo)學(xué)生思考電場中兩點間的電勢差與零勢點的選取是否

12、有關(guān)，讓學(xué)生概括出電勢差是一個絕對值，與零勢點的選取無關(guān)。老師弭提間;儡虬賄設(shè)電場中細點胡為四B點電勢加.則AB兩點間的電蟾該如何表示呢？引導(dǎo)學(xué)生自己說出電勢差如何計算。此時繼續(xù)追問：BA兩點間的電勢差如何表示？引導(dǎo)學(xué)生注意書寫電勢差的下腳標。通過提問電勢差的值是否可以為負值，電勢差的正負表示什么含義等一系列的問題讓學(xué)生對電勢差有一個全面的了解。（二）靜電力做功與電勢差的關(guān)系教師讓學(xué)生回怫電力舸與電剪能關(guān)狙及電荷q在電場中從皤動到B時新電力崛功吃與AB兩點間電次能膈 的關(guān)系板書峋=蜘-用強調(diào)卸標的書引隅與捕學(xué)習過的偵A溯標書寫J蹤不.然后引導(dǎo)字生試看用電勢能與電勢的關(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兩點間的螂亳可以把暇式進-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差的焉:知道了電場中兩點的電勢名可以能 計算出在湖點間軫動電荷時融力做的鞏且不用考慮前電力和電磁動的路色三、鞏固練習在電場中把2.0 x109C的正電荷從a點移動到B點，靜電力做i力為l 5x10 Vo再把這個電荷從B點移動到C點，靜電力做功為-4x1（7，/。問（0 ABC三點中哪點電勢最高？哪點電勢最ffi? （2）A、B間，B、C間，A、c間的用勢差各是