电势 电势差 教案_电势差电势教案

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电势 电势差

师：张艳红

教学目标

1.理解电场能的性质，知道电场力做功的特点，知道电场力做功与电势能的变化关系；

2.理解电势差的定义式及其物理意义，理解电势的物理意义，会比较电场中两点电势的高低，会求解电势差； 3.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系式EU d重点：能区分电势与电势差，理解电场力做功的特点以及电场力做功与电势能的变化之间的关系.难点：会处理电势差与能量的综合运用问题

知识梳理

一、电势能

1.定义：由电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。

注：电势能实际应用不大，常实际应用的是电势能的变化。2.说明

（1）电荷在电场中每一个位置都有一定的电势能，电势能的大小与电荷所在的位置有关

（3）电势能的大小具有相对性，电荷在电场中电势能的数值与选定的零电势能位置有关，通常取无穷远处或大地为电势能和零点。而电势能的变化是绝对的，与零电势能位置的选择无关

（4）电势能有正负，电势能为正时表示电势能比参考点的电势能大，电势能为负时表示电势能比参考点的电势能小。

（5）电势能是属于电荷和电场所共有，没有电场的存在，就没有电势能，仅有电场的存在，而没有电荷时也没有电势能。

（6）电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处(电势为零处)电场力所做的功，则有EpWqUq

（7）电荷电势能的变化仅由电场力对电荷做功引起，与其他力对电荷做功无关

（8）电势能的单位，焦尔J还有电子伏，符号为eV，定义为在真空中，1个电子通过1伏电位差的空间所能获得的能量。为我国法定计量单位。1电子伏=1.602×10-19焦。常用千电子伏及兆电子伏。3.电场力做功与电势能

电势能的变化：当运动方向与电场力方向的夹角为锐角时，电场力做正功，电势能减少，当电荷运动方向与电场力方向夹角为钝角时，电场力做负功，电势能增加。电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值，这常是判断电荷电势能如何变化的依据。

类比：重力势能变化：重力做正功重力势能减少；重力做负功重力势能增加．

电场力做功：由电荷的正负和移动的方向去判断(4种情况)功的正负电势能的变化（重点和难点知识）（上课时一定要搞清楚的，否则对以后的学习带来困难）

二、电势 1.定义：

如果在电场中选一个参考点(零电势点)，那么电场中某点跟参考点间的电势差，就叫做该点的电势。电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时，电场力所做的功。电势的单位：伏特（V）2.说明：

（1）电势是标量，有正负，无方向，只表示相对零势点比较的结果。（2）电势是电场本身具有的属性，与试探电荷无关。

（3）沿着电场线的方向，电势越来越低（最快），逆着电场线的方向，电势越来越高，电势降低的方向不一定就是电场线的方向。（4）电势与场强没有直接关系：电势高的地方，场强不一定大；场强大的地方，电势不一定高。（5）电势是标量，没有方向，但有正负之分，比零电势点高为正，比零电势为低为负。（6）电势的值与零电势的选取有关

零电势点可以自由选取，通常取离电场无穷远处电势为零，实际应用中常取大地电势为零

（7）如果取无穷远电势为零，正电荷形成的电场中各点的电势均为正值，负电荷形成的电场中各点的电势均为负值。

（8）当存在几个“场源”时，某处合电场的电势等于各“场源”的电场在经处的电势的代数和（9）点电荷电场的电势

在一个点电荷q所形成的电场中，若取无限远处的电势为零，则在距此点电荷距离为r的地方的电势为k（10）均匀带电球电场的电势

对于一个均匀带电球面所形成的电场，若球半径为R，带电量为q，则在球外的任意与球心相距为r的点的电势为Ukq rqq，而其球面上和球面内任一点的电势都是Uk rR

三、电势差：

1.定义：电荷q在电场中由一点A移到另一点B时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B两点间的电势差。2.定义式：UABWABq，单位：V=J/C 3.物理意义：电场中A、B两点间的电势差UAB在数值上等于单位正电荷从A点移动到B点过程中电场力所做的功WAB。

4.单位：伏特，符号是V。

5.说明： 电势差是标量，有正负，无方向。A、B间电势差UABBA，显然UABUBA电势差的值与零电势的选取无关。

注：电势差很类似于重力场中的高度差．物体从重力场中的一点移到另一点，重力做的功跟其重量的比值叫做这两点的高度差h＝W/G．

四、等势面

1.定义：一般说来，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等。我们把电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。2.等势面的特点：

（1）在同一等势面上的任意两点间(不论方式如何，只要起终点在同一等势面上)移动电荷，电场力不做功。因为等势面上各点电势相等，电荷在同一等势面上各点具有相同的电势能，所以在同一等势面上移动电荷电势能不变，即电场力不做功

（2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直。

假如不是这样，场强就有一个沿着等势面的分量，这样在等势面上移动电荷时电场力就要做功。但这是不可能的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷时电场力是不做功的，所以场强一定跟等势面垂直。（3）沿着电场线方向电势越来越低。

可见，电场线不但与等势面垂直，而且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。（4）导体处于静电平衡时，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面。(后面将学到)（5）不同的等势面是不会相交的，也不能相切。

因为电场线总跟等势面垂直，如果等势面相交，则交线处同一点的电场线方向就有两个，从而场强方向就不唯一，这是不可能的；如果等势面相切，则在相切处等势面“密度”为无穷大，这也是不可能的（6）等差等势面的疏密表示电场的强弱

等差等势面密的地方场强大，等差等势面疏的地方场强弱。

五、电场强度和电势差的关系 1.关系EU

d2.上式只适用于匀强电场，它表明在电场当中，场强在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上的电势差。

题型讲解

1.电势和电势差

（1）如图(a）所示，AB是某电场中的一条电场线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场力的作用下，沿AB由点A运动到点B，其速度图象如图(b)所示．下列关于A、B两点的电势和电场强度E大小的判断正确的是（）

A.EAEB

B.EAEB

C.AB

D.AB

（2）如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB=BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有()A.A＞B＞C B.EC＞EB＞EA

C.UAB＜UBC

D.UAB＝UBC 2.等势面和电场线

如图所示，平行直线AA、BB、CC、DD、EE，分别表示电势为-4 V、-2 V、0、2 V、4 V的等势线，若AB=BC=CD= DE= 2 cm，且与直线MN成300角，则（）

A．该电场是匀强电场，场强方向垂直于AA，且左斜下 B．该电场是匀强电场，场强大小E=2 V/m C．该电场是匀强电场，距C点距离为2 cm的所有点中，最高电势为4V，最低电势为-4V D．该电场可能不是匀强电场，E=U/d不适用

－ 3.电场力做功与电势能变化之间的关系如图所示，把电量为－5×109C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若A点的电势UA＝15V，B点的电势UB＝10V，则此过程中电场力做的功为＿＿＿＿J.