高中物理 2.3《研究電場(chǎng)的能的性質(zhì)》課件（1） 滬科版選修3-1

1、2.3 研究電場(chǎng)的能的性質(zhì)一、電勢(shì)差一、電勢(shì)差1.定義：定義：電荷q在電場(chǎng)中由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí)，電場(chǎng)力所做的功WAB與電荷量q的比值叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，用UAB表示：qWABUAB qWABAB2.電勢(shì)差含義：（1）電勢(shì)差是反映電場(chǎng)特性的物理量，只與A、B兩點(diǎn)的位置有關(guān)，與是否存在電荷q和A、B間的路徑無關(guān)（2）電勢(shì)差的單位是伏特，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)是V，1V1JC（3）電壓：電勢(shì)差的絕對(duì)值也叫電壓（4）電場(chǎng)力做功有正負(fù)之分，電場(chǎng)力做正功，WAB0；電場(chǎng)力做負(fù)功，WAB0；對(duì)負(fù)電荷取q0；利用計(jì)算時(shí)，要注意到WAB、q及UAB的正負(fù)UAB qWAB（5）電場(chǎng)力做功：電場(chǎng)力做功與重力做功類

2、似，電場(chǎng)力所做的功與移動(dòng)電荷的移動(dòng)路徑無關(guān) AB例1如圖所示，在同一條電場(chǎng)線上有A、B、C三點(diǎn)，三點(diǎn)的電勢(shì)分別是 A=5V， B=-2V， C=0.（1）將電荷量q=-610-6C的點(diǎn)電荷從A移到B，則電場(chǎng)做功多少？電勢(shì)能變化了多少？（2）若將該電荷從B移到C，電場(chǎng)力做功多少？ABC解析： （1）將點(diǎn)電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功 ABABqUW)(BAq)2(51066J=-4.210-5J 由WAB=-(EpB-EpA)可知，電場(chǎng)力做了4.210-5J的負(fù)功，因此電勢(shì)能增加了4.210-5J ABC（2）將點(diǎn)電荷從B移到C，電場(chǎng)力做功 )(CBBCqW)2(100 . 66J=1.210-5J

3、 因?yàn)殡妶?chǎng)力做正功1.210-5J，所以電勢(shì)能減少了1.210-5J 問題問題1: 如圖所示勻強(qiáng)電場(chǎng)中如圖所示勻強(qiáng)電場(chǎng)中, 正電荷正電荷q在電場(chǎng)力作用下從在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)沿點(diǎn)沿電場(chǎng)方向移動(dòng)到電場(chǎng)方向移動(dòng)到B點(diǎn)點(diǎn), 已知?jiǎng)驈?qiáng)電已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)為場(chǎng)為E, A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為為UAB. 距離為距離為d, 試分析電場(chǎng)力試分析電場(chǎng)力所做的功所做的功ABdE由功的公式得：由功的公式得：qEdFsW cos分析分析 由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系有由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系有:qUW ABdEEdU 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中在勻強(qiáng)電場(chǎng)中, 沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)

4、差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間距離的乘積場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間距離的乘積dUE上式改寫為上式改寫為二、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系二、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中在勻強(qiáng)電場(chǎng)中, 場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差單位距離上的電勢(shì)差. 1. 公式適用于在勻強(qiáng)電場(chǎng)中計(jì)算和判斷公式適用于在勻強(qiáng)電場(chǎng)中計(jì)算和判斷, 也可在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中作定性分析也可在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中作定性分析.2. 公式中的距離公式中的距離d是沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離是沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離.庫庫牛牛米米庫庫米米牛牛米米庫庫焦焦米米伏伏/1111/1/1 3.dUE 問題問題2: 如圖所示如圖所示, 從從A等勢(shì)面到等勢(shì)面到B等勢(shì)面

5、的電勢(shì)降等勢(shì)面的電勢(shì)降落方向有多個(gè)落方向有多個(gè), 其中降得最快的是哪條其中降得最快的是哪條? 它與場(chǎng)強(qiáng)的方它與場(chǎng)強(qiáng)的方向有什么關(guān)系向有什么關(guān)系?ABdECD 問題問題2: 如圖所示如圖所示, 從從A等勢(shì)面到等勢(shì)面到B等勢(shì)等勢(shì)面的電勢(shì)降落方向有多個(gè)面的電勢(shì)降落方向有多個(gè), 其中降得最快其中降得最快的是哪條的是哪條? 它與場(chǎng)強(qiáng)的方向有什么關(guān)系它與場(chǎng)強(qiáng)的方向有什么關(guān)系?答案答案ABABdECD 問題問題2: 如圖所示如圖所示, 從從A等勢(shì)面到等勢(shì)面到B等勢(shì)等勢(shì)面的電勢(shì)降落方向有多個(gè)面的電勢(shì)降落方向有多個(gè), 其中降得最快其中降得最快的是哪條的是哪條? 它與場(chǎng)強(qiáng)的方向有什么關(guān)系它與場(chǎng)強(qiáng)的方向有什么關(guān)系?

6、 電勢(shì)降落得最快的方向就是電場(chǎng)電勢(shì)降落得最快的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向強(qiáng)度的方向ABdECD答案答案AB例例2. 對(duì)公式對(duì)公式E=UBA/d的理解的理解, 下列說法下列說法正確的是正確的是( ) A. 此公式適用于計(jì)算任何電場(chǎng)中此公式適用于計(jì)算任何電場(chǎng)中A、 B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差兩點(diǎn)間的電勢(shì)差B. A、B兩點(diǎn)間的距離越大，則這兩兩點(diǎn)間的距離越大，則這兩 點(diǎn)間的電勢(shì)差越大點(diǎn)間的電勢(shì)差越大C. 公式中的公式中的d是指是指A、B兩點(diǎn)間的距離兩點(diǎn)間的距離D. 公式中的公式中的d是指勻強(qiáng)電場(chǎng)中是指勻強(qiáng)電場(chǎng)中A、B兩兩 個(gè)等勢(shì)面間的距離個(gè)等勢(shì)面間的距離D例例3 下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)

7、中的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的 關(guān)系關(guān)系, 說法正確的是說法正確的是( )A. 任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差, 等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩 點(diǎn)間距離的乘積點(diǎn)間距離的乘積B. 電勢(shì)減小的方向必是場(chǎng)強(qiáng)的方向電勢(shì)減小的方向必是場(chǎng)強(qiáng)的方向C. 在相同距離的兩點(diǎn)上在相同距離的兩點(diǎn)上, 電勢(shì)差大的電勢(shì)差大的, 其場(chǎng)其場(chǎng) 強(qiáng)也大強(qiáng)也大D. 沿電場(chǎng)線方向沿電場(chǎng)線方向, 任何相同距離上電勢(shì)降任何相同距離上電勢(shì)降 落必相等落必相等D例例4 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中如圖中所示分布著在勻強(qiáng)電場(chǎng)中如圖中所示分布著 A、B、C三點(diǎn)三點(diǎn). 當(dāng)把一個(gè)電量當(dāng)把一個(gè)電量 q=10-5C的正電的正電荷從荷從A沿沿AB線移到線移到B時(shí)時(shí), 電場(chǎng)力做功為零電場(chǎng)力做功為零; 從從B移到移到C時(shí)時(shí), 克服電場(chǎng)力克服電場(chǎng)力做功為做功為1.7310 -3J. 試判斷該電場(chǎng)的方向試判斷該電場(chǎng)的方向,算出場(chǎng)強(qiáng)的大小算出場(chǎng)強(qiáng)的大小ABC6020cm 解析解析: 將電荷由將電荷由A移至移至B時(shí)電場(chǎng)力不做功時(shí)電場(chǎng)力不做功, 說明說明A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上. 又由于是勻又由于是勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)電場(chǎng), 等勢(shì)面為平面等勢(shì)面為平面, 故故AB面為一等勢(shì)面面為一等勢(shì)面. 再由將正電荷由再由將正電荷由B移至移至C時(shí)克服電場(chǎng)力做功可時(shí)克服電場(chǎng)力做功可知知, C點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)點(diǎn)