1、电势差、电势、电势能和等势面,广东肇庆中学 吴振明,复习:,1.计算电场强度有几个公式?,它们有什么区别?,3. 电场线是如何反映电场的强弱及方向的?,E,定义式,适用于任何电场,只适用于点电荷,4. 电场线相交吗?电场线是运动轨迹吗?,一、电势差,高度差,电势差,A,B,A,B,万有引力,电场力,库仑定律与与万有引力定律极其类似,因此我们把电场力与重力(也是万有引力)类比,想一想,重力有哪些特点?,重力做功与路径有关吗?,重力做功伴随着能量的变化,伴随着什么能量的变化?,可见,重力做功与路径无关!,重力做功与重力势能,3.类比联想:电场力做功与路径有关吗?,4.类比联想:电荷在电场中具有势能
2、?电场力做功与这种势能的变化应是什么关系?,1.重力做功W=mghA-mghB=EpA-EpB,2.重力做功等于重力势能的减小，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加。,电场力做的功:,W=qEL,类比:就像重力做功与路径无关一样!,重力做功与路径无关,电荷在匀强电场中运动,电场力对它做的功与路径有关吗?,电场力做功与路径无关!,电场力作正功,电势能减少电场力作负功,电势能增加而且电场力做功值与电势能的变化值对应.,类比:重力做功等于重力势能的减小，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加.同样：电荷在电场中也具有电势能,那么电场力做功与电势能间的关系如下：,WAB=Ep
3、A-EpB,重力不同的物体分别由一点A移动另一点B，重力所做的功W与重力G比值,类比联想:电场力所做的功W与电荷量q的比值是一个定值吗?,不同的带电物体分别由电场的一点A移动另一点B，电场力所做的功W与电荷量q之间有什么关系？,WAB/q=qEL/q=2qEL/2q=nqEL/nq,电场力所做的功W与电荷量q的比值是一个定值,.,就像重力做功与重力的比值是一个定值一样,电势差(电压),1.定义:,电场力所做的功W与电荷量q的比值,2.定义式:,UAB=WAB/q,比值定义法,4.单位:伏特.,电势差UAB与WAB、q均无关！,反映的是电场中两点的性质.,类比:hAB=WAB/G,UAB=WAB
4、/q, hAB与WAB及G无关 UAB与WAB及q无关,5.意义:移动单位正电荷电场力做的功.,类比:hAB=WAB/G,6.电场力做功WAB与电势差UAB的关系,WAB=qUAB,类比:WAB=GhAB,7.电场强度与电势差的关系,W=qU=qEd,推出：U=Ed.结论：在匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点沿场强方向距离的乘积公式：U=Ed. E=U/d这个等式表明，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差场强的单位V/m V/m= N/C,电场力与重力的类比,1.重力做功与重力势能,2.电势差UAB=WAB/q,2.高度差:hAB=WAB/G,3.重力做功与高度差
5、WAB=GhAB,3.电场力做功与电势差: WAB=qUAB,1.电场力做功与电势能,类 比,正功,势能减小,正功,势能减小,类 比,类 比,对称美!,在匀强电场中,取某点O为圆心,以r为半径作一圆,在O点放一电量为+Q的正点电荷.当把一不计重力的正试探电荷+q放在d点时,它恰好平衡,则匀强电场的场强E=_,方向_.当+q放在a点时,它受到的电场力大小为_,方向_,d,c,b,a,F斥,F场,F场,故匀强电场E的方向竖直向下,F斥,F合,E,F场,+,将两个异种电荷间的距离增大一些（ ）A.电场力做负功,电势能增加B.电场力做正功,电势能增加C.电场力做负功,电势能减少D.电场力做正功,电势能
6、减少,+,S,F,A,将两个同种电荷间的距离增大一些（ ）A.电场力做负功,电势能增加B.电场力做正功,电势能增加C.电场力做负功,电势能减少D.电场力做正功,电势能减少,S,F,D,将一个电量为-210-9C的点电荷从电场中的N点移到M点,需克服电场力做功1410-9J,N、M两点间的电势差UNM为多少？若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？ UMN为多少？,（2）从M移到N，电场力做正功，WMN=1410-9J,所以， UMN=-7V,把负电荷放在C、D两点，它在_ 点的电势能较大,把负电荷放在C、D两点，它在_ 点的电势能较大,【练习】,C,D,C,D,二、电势,高度,A,O,A,O,参
7、考平面,电势,参考点,高度差,电势差,A,B,A,B,电势差与高度差相对应;,有高度差就有高度,同理有电势差就应该有电势;,高度,A,O,A,O,参考平面,电势,参考点,类比:高度是与参考平面间的高度差,同理:电势应是与参考点间的电势差.,高度hA =hAO = hA- h0 =WAO/G,类比:电势A=AO =A- 0 =WAO/q,电势,1.定义：电场中某点A的电势A，等于单位正电荷 由A点移动到参考点o（零电势点）电场力所做的功WAo,A =WAP/q= A0= A- 0,高度与参考平面的选取有关.电势呢?,类似地,电场中某点的电势与零电势点的选取有关,通常选择无穷远或大地为电势的零点,
8、A,O1,O2,类比:高度hA=WAO/G=hA-h0,2.电势是标量,有正负之分,O点为零电势点,A点电势是正还是负?B点呢?,A,O,B,A,O1,O2,B,A的电势差为正表示A的电势比零电势点高；B的电势差为负表示B的电势与零电势点低。,3.电势差等于电势之差，与零电势点选取无关！,A0,B0,BWDE,所以,UCDUDE,等势面的疏密也能反映出电场的强弱,等势面越密,电场越强,若UCD=UDE,则WCD=WDE,电场力大的地方距离短,CDDE,可见,电场强处,等势面密.,电场线与等势面之间存在什么关系?,2.电场线密的区域等势面密,电场强!,3.沿等势面移动电荷不做功！,1.电场线与等势面处处垂直！,4.沿电场线方向等势面电势降低！,
