资源简介

1.4 电压和电位
一、教学目标
1、理解电压和电位的概念。
2、掌握电压和电位间的关系及参考方向。
3、掌握电压和电位的单位。
二、教学重点、难点分析
重点：
1、掌握电压与电位的概念，机器大小、方向的确定。
难点：
1、掌握电位的概念。（这一概念虽然要求不高，却不好理解。）
三、教具
略。
四、教学方法
讲授法，多媒体课件。
五、教学过程
Ⅰ.导入
前面我们曾经学习过用来描述电场力学性质的一个物理量——场强（E）。下面一起来回忆一下有关内容：
（1）电场的基本性质；
（2）场强是如何定义的，方向如何？
电场除了具有力的性质外，还具有能的性质，用什么物理量来描述这一性质——电压（Uab）与电位（U）。
II.新课
一、电压
电荷在电场中受到电场力的作用移动时，电场力要做功。在图1-12（教材）所示匀强电场中，电荷q移动的距离是Lab，那么电场力对电荷做的功为
为了衡量电场力做功能力的大小，引入电压这个物理量。a,b两点间的电压Uab在数值上等于电场力把电荷由a移动到b所做的功W，与被移动电荷电荷量q的比值，可用下式表示：
（电压定义式） （式1-4）
式中 q——由a点移动到b点的电荷量，单位是库[仑]，符号为C；
Wab——电场力将q由a移动b所做的功，单位为焦[耳]，符号为J；
Uab——a、b两点间的电压，单位是伏[特]，符号为V。
在国际单位制中，电压的常用单位还有千伏（kV）和毫伏（mV）：
1kV = 103 V 1V = 103 mV
二、电位
定义：正电荷在电路中某点所具有的能量与电荷所带电量的比叫做该点的电位。
讨论电位问题时，首先要选定参考点（假定该点电位为零）。
其它点的电位等于该点与参考点间的电压。比参考点高的电位为正，反之为负。可见，电路中各点的电位是相对的，与参考点的选择有关。
电压方向的确定：
分析图1-12（教材），如果用符号Va表示a点电位，Vb表示b点电位。若选取a点为参考点，即Va=0，则Vb<0；若选取b点为参考点，即Vb=0，则Va>0。不论如何选取参考点，a点电位永远高于b点电位。
由此可见，电场力对正电荷做功的方向就是电位降低的方向。因此规定电压的方向有高电位指向低电位，即电位降低的方向。电压的方向可以用高电位指向低电位的箭头表示，也可以用高电位表“+”，低电位标“-”来表示。
电路中电压大小的计算：
在电路中a，b两点间的电压等于a，b两点间的电位之差。即
（式1-5）
两点间的电压也叫两点间电位差。讲到电压必须说明是哪两点间的电压。
电压参考方向的选择：
与电流相似，在电路计算时，事先无法确定电压的真实方向，常事先选定参考方向，用“+、-”标在电路图中。如果计算结果电压为正值，那么电压的这个真实方向与参考方向一致；如果计算结果电压为负，那么电压的真实方向和参考方向相反。
III.例题讲解，巩固练习
例题：在电场中有a、b、c三点，某电荷电荷量q=5×10-2C，电荷由a移动到b电场力做功2J，电荷由b移动到c电场力做功3J，以b为参考点，试求a点和c点电位。
解：以b点为参考点，则Vb=0V，根据电压定义式
又因为
则
同理
IV.小结
应当强调的是，电压和电位都是反映电场或电路能量特性的物理量，二者既有联系又有区别。
（1）电位是相对的，它的大小与参考点选择有关；
（2）电压时不变的，它的大小与参考点选择无关。
电位的参考点可以任意选择，但是一个电路中只能选一个参考点。
V. 作业
略。

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