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(共41张PPT)
10.2 电势差
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
电势差
等势面
新课引入
01.
高中物理选择性必修第一册
A
B
mg
hA
hB
hAB
在地理位置中的A、B两点
2.选取不同的参考平面，从A到B重力做的功是否改变？
1.分别选取地面和B所在的平面为参考平面，A、B两点的高度差是否改变？
3.影响重力做功大小的是A、B两点之间高度值，还是A、B两点之间高度的差值呢？
类比思考
02.
高中物理选择性必修第一册
某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？
A
B
F
E
电势差
第一部分
电势差的概念
01.
高中物理必修第三册
+
F
E
A
B
？
？
？
0
1. 概念：我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差。
UAB= A－ B
UBA= B－ A
UAB=－UBA
2.单位
：伏特 V
电势差
02.
高中物理必修第三册
3.电势差也叫电压
4.电势差是标量，但有正负
UAB= A－ B
UAB＞0
UAB＜0
A＞ B
A＜ B
对电势差的理解
03.
高中物理必修第三册
1.描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如UAB或UBA。
2.电势差与零电势点的选取无关。
3.电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。
4.电势差的正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低。
5.推论：
高中物理必修第三册
A
B
F
E
WAB=－ Ep
＝EpA－EpB
＝q A－q B
＝q( A－ B)
＝qUAB
适用于恒力和变力做功
电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值
电荷q从A点移动到B点，求电场力做的功。
静电力做功与电势差的关系
04.
问题与思考
05.
高中物理必修第三册
某同学认为A、B两点间电势差由WAB和q的数值决定，你认为他的想法正确吗？请说明理由。
A
B
F
E
q 2q 3q 、、 nq
W0 2W0 3W0 、、 nW0
电势差的大小与试探电荷无关，电势差由场源电荷和两点的位置决定。
电势差与电势的区别
06.
高中物理必修第三册
高中物理必修第三册
比较 电势φ 电势差U
联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA 单位 相同，均是伏特(V) 标矢性 都是标量，且均具有正负 物理意义均是描述电场的能的性质的物理量
电势差与电势的联系
07.
符号规范
08.
高中物理必修第三册
应用 或 WAB=qUAB：
(1)加下标时: WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。
(2)不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。
静电力做功的四种常用求法
09.
高中物理必修第三册
1.功的定义法：W＝ FLcosθ或W＝ qELcosθ 适用匀强电场
2.电势差法：WAB＝qUAB
3.电势能变化法： WAB＝EPA －EPB
4.动能定理：W电+W其他力= ΔEK
注意：方法（2）、（3）、（4）适用于任何电场
教材例题
10.
高中物理必修第三册
【例题】在匀强电场中把2.0 ×10-9C的正电荷从 A点移到B点,静电力做功1.6 ×10-7J。再把这个电荷从 B点移到 C点,静电力做功-4.0 ×10-7J。
（1）A、B、C三点中，哪点电势最高？哪点最低？
（2）A、B间， B、C间， A、C间的电势差各是多少？
（3）把-1.5 × 10-9C的电荷从A点移到C点，电场力做多少功？
（4）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。
例题解析
11.
高中物理必修第三册
【解析】（1）电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点电势比B点高。电荷从B移动到C，静电力做负功，所以C点电势比B点高。
但C、B间电势差的绝对值比A、B间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点次之，B点电势最低。
（2）A、B间电势差：
B、C间电势差：
A、C间电势差：
高中物理必修第三册
（3）负电荷从A移动到C时，静电力做功
即静电力做正功
（4）A、B、C三点在电场的示意图可能是：
C＞ A＞ B
UAC＞ UAB
B
A
C
E
例题解析
12.
问题与拓展
13.
高中物理必修第三册
为何是“可能的”？
根据以上例题第（4）问的结果，定性画出了电场分布的示意图，标出了A、B、C三点可能的位置，如图。
“可能”说明还有其他位置符合要求，这些位置在哪里呢？
B
A
C
E
寻找电势相等的点
14.
高中物理必修第三册
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。
设A不动，我们能不能再找出一个位置B′，让点电荷从A移动到B′静电力做的功与点电荷从A移动到B静电力做的功相等，并把B′点标在图中。
A
B
E
WAB=WAB′
高中物理必修第三册
WAB′=WAB+ WBB′
WBB′ ≠0
∴WAB′ ≠WAB
设想不正确
方案一：
寻找电势相等的点
15.
问题与思考1
16.
高中物理必修第三册
WAB′=WAB+ WBB′
WBB′ =0
∴WAB′ =WAB
正确
方案二：
如果我们把电势相同的各点连接起来会是什么样呢？
等势面
第二部分
等势面
01.
高中物理必修第三册
A
在此面上移动电荷时
B
B′
W =0
E
B
B′
B
B′
又 W =qU
此面上各点间电势相等
U=0
在电场中，电势相同的各点构成的面叫作等势面。
匀强电场的等势面
02.
高中物理必修第三册
匀强电场的等差等势线
匀强电场的等差等势面
高中物理必修第三册
做一做：请根据正点电荷电场线分布，画出等势面。
E
等高线
φ降低
山峰的等高线
正点电荷的等势面
03.
高中物理必修第三册
负点电荷的等势面
04.
深井的等高线
孤立负点电荷等差等势面
不等间距同心球面
B
A
C
φ降低
高中物理必修第三册
底部连在一起的两座山峰
等量同种电荷等差等势面
φ降低
A
B
C
o
φ降低
D
等量同种电荷的等势面
05.
高中物理必修第三册
等量异种电荷等差等势面
A
o
B
C
D
φ降低
高峰与深井的等高线
等量异种电荷的等势面
06.
高中物理必修第三册
不规则带电体的等势面
07.
等势面的特点
08.
高中物理必修第三册
2.电场线跟等势面垂直，且由高电势指向低电势。
1.在等势面上移动电荷时，静电力不做功。
3.两等势面一定不相交。
4.两个相邻等势面间的电势差是相等的，这样的等势面叫做等差等势面。
5.等差等势面密的地方场强大，等差等势面稀疏的地方场强小。
总结提升
第五部分
课堂小结
高中物理必修第三册
UAB= A－ B
两点的电势之差，也叫电压。
电场中电势相等的点构成的面。
WAB=－ Ep
＝EpA－EpB
＝q A－q B
＝qUAB
例题1
例题精选
01.
【参考答案】D
高中物理必修第三册
电场中A、B两点的电势差UAB=10V。将一电荷量q=+2×10-11C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为（　　）
A．-2×10-10J B．-2×10-12J
C．5×10-11J D．2×10-10J
解析
例题解析
02.
高中物理必修第三册
从A点移到B点，电场力做功为
WAB=UABq=10×2×10-11J=2×10-10J
故选D。
例题2
例题精选
03.
【参考答案】D
高中物理必修第三册
某电场的等势线如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，下列分析正确的是（　　）
A．电场的方向由b指向e
B．d点的电场强度大小最大
C．正电荷在a的电势能大于e点的电势能
D．电子从a点运动到d点，电场力做功为
解析
例题解析
04.
高中物理必修第三册
A．根据电场方向与等势面垂直且沿电场方向电势降低，可知b点处的电场方向垂直be向左，故A错误；B．等差等势面越密集的地方场强越大，则b点的电场强度大小最大，故B错误；C．根据,由于a的电势小于e点的电势，则正电荷在a的电势能小于e点的电势能，故C错误；D．电子从a点运动到d点，电场力做功为,故D正确。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】C
高中物理必修第三册
在生产和科学实验的许多领域，常常需要通过控制电极的形状和电势来调整控制电场。如图所示，两平行金属极板K、G正对放置，在极板G中央挖一圆孔，两极板间加电压，K极电势较高，等势面分布如图所示。从K极中心处发射有一定宽度的平行于中心轴（x轴）的电子束，不考虑电子的重力及电子间的相互作用力。下列说法正确的是（　　）
A．极板G上圆孔右侧的电场线向中心轴会聚
B．电子通过圆孔前后的一小段时间内加速度不断增大
C．对会聚到F点的电子，从发射到会聚，电场力做功相同
D．沿着中轴线运动的电子一直做匀变速直线运动
解析
例题解析
06.
高中物理必修第三册
A．电场线与等势面垂直，可知极板G上圆孔右侧的电场线向两侧发散，A错误；
B．根据电场线与等势面的关系可知，等势面密集的地方，电场线也密集，所以电子通过圆孔前后的一小段时间内电场线变稀疏，电场强度减小，电子所受电场力减小，加速度减小，B错误；
C．电场力做功与路径无关只与初末位置的电势差有关，由于电子均从K板射出，汇聚到F点，则电势差相同，电场力做功相同，C正确；
D．沿着中轴线等势面先等间距后变稀疏，所以电场强度先不变后变小，电子所受电场力先不变后变小，加速度先不变后变小，电子先做匀变速直线运动，后加速度改变，做变加速直线运动，D错误。故选C。
例题4
例题精选
07.
高中物理必修第三册
如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为的正点电荷从A点移到B点，静电力做功为，将另一电荷量为的负点电荷从A点移到C点，克服静电力做功为。若AB边长为，A点电势为0，求：
（1）AB间的电势差；
（2）B点电势；
（3）电场强度的大小。
解析
例题解析
08.
高中物理必修第三册
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）AB间的电势差
（2）A点电势为0，又则
（3）AC的电势差
BC间的电势差
则BC为等势线，电场强度
THANKS
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