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文檔簡介

5電勢差第一章

靜電場[學習目標]1.理解電勢差的概念,知道電勢差與電勢零點的選取無關.2.掌握電勢差的表達式,知道電勢差的正、負號與電勢高低之間的對應關系.3.會用UAB=φA-φB及UAB=

進行有關計算.內(nèi)容索引自主預習預習新知夯實基礎重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關自主預習一、電勢差1.定義:電場中兩點間電勢的

,也叫

.2.公式:電場中A點的電勢為φA,B點的電勢為φB,則UAB=

,UBA=

,UAB=-UBA.3.電勢差是

,有正負,電勢差的正負表示電勢的

.UAB>0,表示A點電勢比B點電勢

.4.單位:在國際單位制中,電勢差與電勢的單位相同,均為

,符號是

.差值電壓φA-φBφB-φA標量高低高伏特V二、靜電力做功與電勢差的關系1.公式WAB=

或UAB=

.2.UAB在數(shù)值上等于

電荷由A點移到B點時靜電力所做的功.qUAB單位正[即學即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)電勢差與電勢一樣,是相對量,與零電勢點的選取有關.()(2)電勢差是一個標量,但是有正值和負值之分.()(3)A、B兩點的電勢差是恒定的,與零電勢點的選取無關,所以UAB=UBA.()(4)若電場中兩點間的電勢差UAB=1V,則將單位電荷從A點移到B點,電場力做功為1J.()(5)將電荷量為q的電荷從A點移到B點與將-q從B點移到A點電場力所做的功相同.()×√××√答案2.在某電場中,將一帶電荷量為q=+2.0×10-9C的點電荷從a點移到b點,電場力做功W=-4.0×10-7J,則a、b兩點間的電勢差Uab為______V.答案-200重點探究[導學探究]

電場中A、B、C、D四點的電勢如圖1所示.(1)A、C及A、B間的電勢差為多少?哪個較大?一、電勢差圖1答案UAC=15V,UAB=10V,UAC>UAB答案(2)若取D點電勢為零,則A、B、C三點的電勢為多少?A、C及A、B間的電勢差為多少?通過以上計算說明電勢、電勢差各具有什么特點?答案φA=18V,φB=8V,φC=3V,UAC=15V,UAB=10V電勢的大小與零電勢點的選取有關,電勢差的大小與零電勢點的選取無關.[知識深化]1.對電勢差的進一步理解(1)電勢差反映了電場的能的性質(zhì),決定于電場本身,與試探電荷無關.(2)電場中兩點間的電勢差與零電勢點的選取無關.2.電勢和電勢差的比較比較內(nèi)容概念電勢φ電勢差U區(qū)別定義電勢能與電荷量的比值φ=兩點間電勢的差值UAB=φA-φB決定因素由電場和在電場中的位置決定由電場和場內(nèi)兩點位置決定相對性與零電勢點的選取有關與零電勢點的選取無關聯(lián)系數(shù)值關系UAB=φA-φB,當φB=0時,UAB=φA單位相同,均是伏特(V),常用單位還有kV、mV等標矢性都是標量,但均具有正負解析UAB表示A點相對于B點的電勢差,UAB=φA-φB,A項錯誤;UBA表示B點相對于A點的電勢差,UBA=φB-φA,故UAB=-UBA,B項正確;電勢是標量,正負號是相對于零電勢點而言的,正號表示高于零電勢點,負號表示低于零電勢點,C項錯誤;零電勢點理論上是可以任意選取的,但通常取無窮遠處或大地為零電勢點,D項正確.例1

(多選)關于電勢差UAB和電勢φA、φB的理解,正確的是

A.UAB表示B點相對于A點的電勢差,即UAB=φB-φAB.UAB和UBA是不同的,它們有關系UAB=-UBAC.φA、φB都可以有正、負,所以電勢是矢量D.電勢零點的規(guī)定是任意的,但人們通常規(guī)定大地或無窮遠處為電勢零點答案解析√√解析因A、B兩點在同一個等勢面上,故有φA=φB=10V,φC=-2V,所以UAB=φA-φB=10V-10V=0.B、C間的電勢差為UBC=φB-φC=10V-(-2)V=12V.C、A間的電勢差為UCA=φC-φA=-2V-10V=-12V.例2

如圖2所示,某電場的等勢面用實線表示,各等勢面的電勢分別為10V、6V和-2V,則UAB=___,UBC=______,UCA=_______.答案解析圖2012V-12V總結(jié)提升1.對電勢差要注意角標的排序,如:UAB=-UBA,UAB+UBC=UAC.2.若求某點的電勢,必須明確規(guī)定零電勢點在哪里,但兩點間電勢差的數(shù)值與零電勢點的選取無關.[導學探究]

在如圖3所示的電場中有A、B兩點,若選取無窮遠處為零電勢點,A、B兩點的電勢分別為φA、φB.(1)A、B兩點的電勢差UAB是多少?若把某電荷q從A移到B,電荷的電勢能變化了多少?二、靜電力做功與電勢差的關系圖3答案UAB=φA-φB電勢能的變化量為ΔEp=EpB-EpA=q(φB-φA)(2)根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關系,求電場力對該電荷做的功.答案WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB答案[知識深化]1.公式UAB=

或WAB=qUAB中符號的處理方法:(1)帶正、負號進行運算:把電荷q的電性和電勢差U的正負代入;功為正,說明靜電力做正功,電荷的電勢能減小;功為負,說明靜電力做負功,電荷的電勢能增大.(2)只將絕對值代入公式運算:計算時,q、U都取絕對值,算出的功也是絕對值,至于靜電力做的是正功還是負功,可以根據(jù)電荷的正、負及電荷移動的方向與電場線方向的關系進行判斷.2.公式WAB=qUAB適用于任何電場,其中UAB為電場中A、B兩點間的電勢差,WAB僅是電場力做的功,不包括從A到B移動電荷時其他力所做的功.例3

有一個帶電荷量q=-3×10-6C的點電荷,從某電場中的A點移到B點,電荷克服靜電力做6×10-4J的功,從B點移到C點,靜電力對電荷做9×10-4J的功,問:(1)AB、BC、CA間電勢差各為多少?答案解析答案見解析解析解法一:先求電勢差的絕對值,再判斷正、負.因負電荷從A移到B克服靜電力做功,必是從高電勢點移到低電勢點,即φA>φB,UAB=200V.因負電荷從B移到C靜電力做正功,必是從低電勢點移到高電勢點,即φB<φC,UBC=-300V.UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=300V-200V=100V.解法二:直接取代數(shù)值求.電荷由A移向B克服靜電力做功即靜電力做負功,WAB=-6×10-4J,UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=300V-200V=100V.解析若φB=0,由UAB=φA-φB,得φA=UAB=200V.由UBC=φB-φC,得φC=φB-UBC=0-(-300)V=300V.電荷在A點的電勢能EpA=qφA=-3×10-6×200J=-6×10-4J.電荷在C點的電勢能EpC=qφC=-3×10-6×300J=-9×10-4J.(2)如以B點電勢為零,則A、C兩點的電勢各為多少?電荷在A、C兩點的電勢能各為多少?答案解析答案見解析解析由題意可知,將正電荷從O點移到M點電場力做功WOM=-8.0×10-9J,針對訓練若將一個電荷量為2.0×10-10C的正電荷,從零電勢點O點移到電場中M點要克服電場力做功8.0×10-9J,則M點的電勢是_____V;若再將該電荷從M點移到電場中的N點,電場力做功1.8×10-8J,則M、N兩點間的電勢差UMN=_____V.答案解析4090又因UOM=0-φM=-40V,故φM=40V;將該電荷從M點再移至N點電場力做功1.8×10-8J,達標檢測1.(電勢差)下列說法正確的是

A.電場中兩點間電勢的差值叫做電勢差,也叫電壓B.電勢差與電勢一樣,是相對量,與零電勢點的選取有關C.UAB表示B點與A點之間的電勢差,即UAB=φB-φAD.A、B兩點的電勢差是恒定的,不隨零電勢點的不同而改變,

所以UAB=UBA答案√12342.(靜電力做功與電勢差的關系)(多選)對UAB=

和WAB=qUAB的理解,下列說法正確的是

A.電場中A、B兩點的電勢差和兩點間移動電荷的電荷量q成反比B.在電場中A、B兩點移動不同的電荷,電場力的功WAB和電荷量q成正比C.UAB與q、WAB無關,與是否移動電荷也沒有關系D.WAB與q、UAB無關,與電荷移動的路徑無關答案√1234√3.(靜電力做功的計算)如圖4所示為某靜電場等勢面的分布,電荷量為1.6×10-9C的正點電荷從A經(jīng)B、C到達D點,則從A至D,電場力對電荷做的功為×10-8J B.-4.8×10-8J×10-8J D.-8.0×10-8

J解析UAD=φA-φD=-40V-(-10)V=-30V.所以WAD=qUAD=1.6×10-9×(-30)J=-4.8×10-8J.答案√圖4解析12344.(電勢差的計算)將一電荷量為-3×10-6C的負電荷從電場中的A點移動到B點,克服電場力做了3×10-5J的功,再將該電荷從B點移動到C點,電場力做了1.2×10-5J的功,則A、C間的電勢差為多少?電荷從A點移動到B

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