电势差,电势,电场力做功和电势能改变的关系.docVIP

电势差、电势、电场力做功与电势能改变的关系 　　学习重点：　　1、电势、电势差的概念　　2、等势面的特点　　知识要点：　　(一)电势差　　1、电场力做功的特点：　　在电场中将电荷q从A点移动到B点，电场力做功与路径无关，只与A、B两点的位置有关。　　2、电势差的定义：　　无论沿什么路径将电荷q从A点移动到B点，WAB／q都相同，即WAB／q只跟电场中A、B两点的位置有关，我们把这一比值叫电势差。　　3、公式： 　　(1)UAB→A、B两点间的电势差　　(2)WAB→把电荷q从A点移动到B电场力所做的功　　(3)单位：伏特(1V＝1J／C)　　(4)电势差是标量　　4、电场力做功和电势差之间的关系　　(1)在电场中两点间移动电荷所做功的大小和电荷所带电荷量及两点间电势差有关；　　(2)不论是恒力还是变力，电场力所做的功都可以使用W＝qU进行计算；　　(3)电势差在数值上等于单位正电荷从A点移动到B点时电场力所做的功；　　(4)电场中两点间的电势差可以是正值，也可以是负值；　　(5)有时只关心两点间电势差的大小，不区分UAB和UBA，这时电势差取正值，都写成U，电势差也叫电压。　　5、运用或WAB＝qUAB求解问题时，连同正负号一起代入。　　(二)电势　　1、零电势点：　　在电场中选定某点为电势的参考点，该点即为零电势点。　　2、电势：　　电场中某点的电势，等于将单位正电荷(+1C)从该点移动到零电势点时电场力所做的功，通常用φ表示。　　3、单位：伏特(V)　　4、电势差与两点间电势的关系：UAB=φA-φB　　5、电场中某点的电势与零电势点的选择有关；　　6、电场中两点间的电势差和零电势点的选择无关；　　7、沿电场线方向移动单位正电荷时，电场力做正功，即WAB＞0，则，所以UAB=φA-φB＞0，即φA＞φB。即：沿电场线方向，电势越来越低。　　8、通常选取无穷远或大地为零电势点，即φ∞＝0或φ地＝0。　　(三)电势能　　1、电荷在电场中具有电势能。　　2、电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。　　3、电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，电场力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。　　4、电荷在电场中某点所具有的电势能与电荷所带电荷量和该点电势有关εA=qφA　　(四)等势面　　1、电场中电势相等的各点构成的面叫等势面。　　2、常见电场中的等势面(与等高线对比)　　下图是与等高线对比的示意图： 点电荷电场中的等势面是以点电荷为球心的一族球球面， 　　3、等势面的特点　　(1)在同一等势面上任意两点间移动电荷，电场力不做功；　　(2)电场线和等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面；　　(3)任意两个等势面都不相交；　　4、匀强电场的等势面是一族垂直于电场线的间距相等的平行平面。　　典型例题：　　[例1]　一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，其电势能的变化为零，则[　 ]　　A、a、b两点的场强一定相等　　B、该点电荷一定沿等势面移动　　C、作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的　　D、a、b两点的电势一定相等　　分析：　　在电场中移动电荷时，电势能的变化与电场力做功在数值上相等，若其电势能变化量为零，则说明电场力对电荷做功为零，Wab＝qUab，也就是说a、b两点间的电势差为零，即Uab=φa-φb＝0， D正确。　　在电场中移动电荷时电势能的变化，只跟电荷的始末位置有关，跟它的具体路径无关．只要电荷的始、末位置在同一个等势面上，电场力一定不做功，电势能的变化一定等于零(Wab＝εa-εb)，因此电荷不一定沿等势面移动．因等势面上各点的场强方向必与等势面垂直，即电荷在等势面上受到的电场力与等势面垂直，可见电荷所受的电场力也不一定与移动方向垂直，所以B、C都错。　　场强与电势是两个不同的物理量，它们分别从力的属性和能的属性上描述电场。在电场中场强大的地方电势不一定高，电势高的地方场强不一定大；场强相等的地方电势不一定相等，电势相等的地方场强不一定相等．所以A错。　　答案：D　　[例2]　设电场中AB两点电势差UAB＝2.0×102V，带电粒子的电荷量q＝+1.2×10-8C，把q从A点移到B点，电场力做了多少功?是正功还是负功?带电粒子的电势能如何变化?　　解：　　WAB＝qUAB＝1.2×10-8×2.0×102J=2.4×10-6J　　电场力对电荷做正功，电势能减少。　　[例3]　如图所示，带箭头的细实线表示某一电场的电场线，虚线MN为带电粒