第四节 电势和电势差
[学习目标] 1.知道电场力做功的特点及电场力做功与电势能改变的关系.(重点) 2.理解电势差的概念及意义,会用公式UAB=进行计算.(难点) 3.理解电势的定义及其相对性.(难点) 4.知道等势面的概念,知道在等势面上移动电荷时电场力不做功.
一、电势差
1.电场力做功特点:电场力做功跟电荷移动的路径无关,只与电荷的始末位置有关.
2.电场力做功与电势能的关系
(1)电场力所做的功等于电势能的减少量.
(2)公式:WAB=EpA-EpB.
3.电势差
(1)定义:电场力做功与所移动电荷的电荷量的比值.
(2)公式:UAB=.
(3)单位:伏特,简称:伏,符号:V,1伏=1焦耳/库仑.
二、电势
1.定义:把单位正电荷从电场中的某点A移到参考点P时电场力做的功,就表示A点的电势,符号为φA.
2.公式和单位:电势的定义公式φA=.单位是伏特,符号是V.
3.电势差与电势:UAB=φA-φB.
三、等势面
1.定义:电场中电势相等的点构成的曲面.
2.等势面与电场强弱的关系:等势面密的地方电场较强,等势面疏的地方电场较弱.
1.正误判断
(1)沿不同路径将电荷由A移至B,电场力做功不同. (×)
(2)电场力做正功,电势能增加,电场力做负功,电势能减小. (×)
(3)电势具有相对性,选不同的零电势参考点,电势的值不同. (√)
(4)由UAB=可知,沿等势面移动电荷,电场力不做功. (√)
2.如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面.下列判断正确的是( )
A.1、2两点的场强相等
B.1、3两点的场强相等
C.1、2两点的电势相等
D.2、3两点的电势相等
D [由电场线的疏密程度可以描述场强的大小可知,1、2两点、1、3两点的场强均不相同,A、B均错误;1、2两点不在同一等势面上,电势不相等,2、3两点在同一等势面上,电势相等,C错误,D正确.]
3.(多选)下列关于等势面的说法正确的是( )
A.沿电场线方向,电势降低;电势降低的方向就是电场的方向
B.在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功
C.在电场中将电荷由a点移到b点,电场力做功为零,则该电荷一定是在等势面上运动
D.某等势面上各点的场强方向与该等势面垂直
BD [电场线的方向就是电势降低最快的方向,但电势降低的方向不一定沿电场线,等势面上各点的场强方向与等势面垂直,故A错误,D正确.电场力做功为零,说明始末位置的电势差为零,但物体不一定在等势面上移动,故B正确,C错误.]
1.电场力做功的特点
电场力对电荷所做的功,与重力做功相似,只与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关.
2.电场力做功正负的判定