电势电势差和电势能12.docVIP

电势、电势差和电势能 【教学结构】 电势能、电势、电势差三个物理量联系密切，表示电场的能的性质。三个概念均很重要，但需要突出电势差概念的理解和应用。 一、电势能 1.电场力的功 W=F· S S应是沿电场线方向位移，根据F 、 S 的方向决定电场力做正功、负功。电场力做功与路径无关，与重力功比较理解上述内容 2.电势能：电荷在电场中具有的势能，和重力势能一样要确定0势能的位置。比0电势能高的电势能为正，比零电势能低的电势能为负。电势能用ε表示，单位焦耳（J） 3.电势能与电场力的功的关系，W=－△ε △ε=ε2 － ε1 ，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加。与重力功和重力势能变化的关系进行比较。 二、电势 1.电势定义：U=。图1所示为正点电荷的电场，为距Q无穷远处，此处电势能为零，把电量不同的正电荷q1、q2、q3……从无穷远处A点移到电场中B点，电场力做负功为W1、W2、W3……，所以电荷在B点电势能应为ε1、ε2、ε3，虽然q不同，ε不同，但它们比值，相同，用此理解，电势的概念为单位电量电荷在B处所具有的电势能，或理解为1库仑的电荷从B到A电场力做的功。 2.电势是标量，单位：伏特简称伏，用V表示，1V=1J／C。从上面过程分析可知，在离场源无穷远处电势为0。(1)正电荷电场中，处处电势为正，负电荷电场中，处处电势为负。(2)沿电力线方向，电势降低。 3.电势能与电势的关系，ε=υq，对照电场力和电场强度的联系和区别进行比较。判 断q在正、负点电荷电场中的电势能的正负，分q为正、负电荷两种情况考虑。 4.等势面：电场中电势相等的点构成的面 (1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功，与在同一水平面上移动的物 体重力不做功的道理一样 (2)等势面一定与电场线垂直 (3)匀强电场中的等势面是与电场线垂直的一族平面。思考点电荷电场等势面情况 (4)处于静电平衡的导体是等势体。等势体不是电势为零 电势差 电势差的定义：电场中两点间的电势的差值。又叫电压。单位：伏特 符号：U UAB=UA－UB UA＞UB时，UAB＞0为正，UA＜UB时，UAB＜0为负 电场力的功：W=UABq，当 UA＞UB时q为正电荷电场力做正功，电势能减少，与 UAq＞Ubq相等。q为负电荷时电场力做负功，电势能增加，与－UAq＜－Ubq相符。 电势差的物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑正电荷电场力做的功。例如：UAB=10V，移动1库仑正电荷电场力做功10J，1库仑负电荷电场力做功－10J。 电子伏特，是能量单位，1电子伏特（国际符号是eV）就是在电压为1V的两点间移动电子时电场力做的功。1eV=1.6×10－19J 在匀强电场中，场强与电势差的关系：E=，为AB两点沿电力线方向的距离。 沿场强方向电势降低最快的方向 场强单位 1V／m=1N／c 在匀强电场中，电场强度可理解为，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势。 注意场强公式适用条件：E=为定义式，普遍适用。E=K，只适用于在真空中点电荷产生电场的情况，E=，只适用于匀强电场。 【解题点要】 例一、下列说法正确的是（ ） 电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少 在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少 在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加 解析：根据我们学过电场知识可知顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势减少，移动负电荷，电场力做负功电荷电势能增加；逆着电场线移动正电荷，电场力做负功电荷电势能增加，移动负电荷电场力做正功，电荷电势能减少。选项A，不知移动电荷正、负，无法判断电场力做功正、负，结论不正确，不能选A，同样道理不能B。沿电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能一定减小，故选项C正确，选项D，电场力做负功是错的，结论是错的，不能选D，答案：C 本题解答过程中所用的知识可做为一条原则记下，考虑问题时会比较方便 例二、电子在电场中由电势高处运动到电势低处的过程中，下列说法中正确的是（ ） 电子动能一定越来越小 电子电势能一定越来越大 电子速度一定越来越大 电子电势能可能越来越小 解析：根据题意和选项，解答本题需要力学知识，电场知识的结合才能准确选择，从高电势处运动到低电势处，是顺电场线方向运动，电子所受电场力与运动方向反向，电场力对电子做负功，根据动能定理，电子动能应减小，A选项正确，同量电子电势能增加，B选项正确，C、D