电势差
1.5《电势差》
或
思考
1、UAB由什么决定?跟WAB、q有关吗?
由电场本身的因素决定 与WAB、q无关 2、WAB跟q、UAB有关吗? 跟q、UAB都有关
EP 应用公式 q
, U AB
有符号
WAB 时应注意各物理量都 q
计算时可代入符号进行运算,结果的正负 就说明所求物理量的大小高低和正负,也可将各 物理量均取绝对值代入,然后再由题意分析判断 两点间的电势高低关系或其他问题.
=-20V.
[正确答案]-20V
题型 1 考例
关于电势差的计算 将一个电量为- 2.0× 10 8C 的点电荷,从
- -
零电势点 S 移到 M 点要克服电场力做功 4.0× 10 8J, 则 M 点电势 φM= ________.若将该电荷从 M 点移到 N 点,电场力做功 1.4× 10 7J,则 N 点的电势 φN=
B.a点与c点的电势相同
C.a、b间电势差与b、c间电势差相等 D.点电荷q沿A、B连线的中垂线移动,电场力不做功
5、如图所示的电场中,A、B两点间的电 势差UAB=20V,将点电荷q=-2×10-9C,由 A点移到B点,静电力所做的功是多少?
WAB = -4.0×10-8J
6、电场中A、B两点的电势是 A=800 V, B= -200 V,把电荷q= -1.5×10-8C由A点 移到B点,电场力做了多少功?电势能是增 加还是减少,增加或者减少多少?
U AB W 1.5 10 AB V 75V 9 q 2.0 10
7
A点的电势比B点高75V
B、C间的电势差
U BC
7 WBC 4 . 0 10 V 200V 9 q 2.0 10
电势差和电势能
电势差和电势能电势差(Potential Difference)和电势能(Electric Potential Energy)是电学领域中的重要概念。
它们对于理解电场和电路中的电磁现象有着至关重要的作用。
本文将详细介绍电势差和电势能的含义、计算方法以及在实际应用中的重要性。
一、电势差的概念与计算方法电势差是指电场中两点之间的电势能差异,也可以理解为电荷从一个点移动到另一个点所获得或失去的能量。
单位是伏特(Volt),常用符号是ΔV。
电势差的计算公式为:ΔV = V2 - V1其中,V1和V2分别表示两个点的电势。
电势差的正负与电荷的移动方向相对应,当电荷由V1点移动到V2点时,如果ΔV为正值,则说明电荷从低电势点移动到高电势点,反之则说明电荷从高电势点移动到低电势点。
二、电势能的概念与计算方法电势能是指在电场中带电粒子由于位置发生改变而具有的能量。
单位是焦耳(Joule),常用符号是Ep。
电势能的计算公式为:Ep = q × V其中,q表示电荷量,V表示电势。
电势能与电荷量和电势的乘积成正比,电势越高,电势能越大。
三、电势差和电势能的关系电势差与电势能具有密切的关系。
当电荷从高电势点移动到低电势点时,电势差为负值。
根据能量守恒定律,电荷在这个过程中失去的电势能等于所做的功。
因此,可以通过电势差和电荷量之间的关系来计算所做的功:W = q × ΔV其中,W表示所做的功。
这个公式可以用于计算电路中电荷移动所做的功或者电场中电荷移动所做的功。
四、电势差和电势能在实际应用中的重要性电势差和电势能在电路设计、电力传输和电化学等领域中具有广泛应用。
在电路设计中,电势差决定了电流的流动方向和大小。
根据欧姆定律,电流的大小与电势差成正比,与电阻成反比。
因此,合理设计电路中的电势差可以实现所需的电流流动。
在电力传输中,电势差是电能传输的驱动力。
通过将高电势点与低电势点相连,电能可以从发电厂传输到用户家中。
电势差
•
有一带电荷量q=-3×10 -6 C的点电荷, 从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功 6×10-4 J,从B点移到C点电场力做功9×10-4 J.问: • (1)AB,BC,CA间电势差各为多少? • (2)如果以B点电势为零,则A、C两点的电势各 为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?
单位
联 系
相同,均是伏特(V),常用还有kV,mV等 都是标量,但均具有正负
标矢性
物理 意义
均是描述电场能的性质的物理量
• 【特别提醒】 (1)讲电势差,必须明确是哪 两点的电势差,A、B间的电势差记为UAB,而 B、A间的电势差记为UBA ,UBA =φB -φA =- (φA-φB)=-UAB. • (2)电势差的正负表示电场中两点电势的相对 高低,若UAB>0,则φA>φB,若UAB<0,则φA <φB;电势的正负表示比零电势点的电势高还 是低,φA >0,说明A点电势高于零电势点电 势.
电势差
• 一、电势差的概念 • 1.定义:电场中两点间 电势 的差值. • 2.电场中两点间的电势差与零电势点的选择 无关 . • 3.公式UAB=φA-φB,UBA= φB-φA , 可 见UAB= -UBA . • 4.电势差是 标量,可以是正值,也可以是负 值,也叫 电压 . • 5.电势差的单位是 伏特 ,符号是 V .
二、静电力做功与电势差的关系 1.电场力做功 在电场中,电荷 q 从 A 点移动到 B 点,电场力做功 WAB 是确 定的,如果将电荷量变为 2q,则电场力做功加倍,即为 2WAB.但 WAB 是,电场力做的功 WAB 与电荷量的比值 q 是不变的. 2.静电力做功与电势差的关系 WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB) WAB 即 WAB=qUAB 或 UAB= q .
电势差
解法一 运用运动学知识求解
_
+
q m
F
v = 2ad
2
d
F qU a= = m md
v =
2 qU m
带电粒子的加速
三、带电粒子的加速
如图所示,在真空中有一对平行金属板, 如图所示,在真空中有一对平行金属板, 两板间加以电压U 两板间有一带正电荷q 两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带 电粒子。它在电场力的作用下,由静止开始从 电粒子。 它在电场力的作用下, 静止开始从 正极板向负极板运动, 正极板向负极板运动,到达负板时的速度有多 不考虑粒子的重力) 大?(不考虑粒子的重力)
-10V
P A Q Q
5、如图所示,一个动能为EK的电子垂直 于A板从小孔C进入匀强电场,能达到的最 大深度为2d/3,设电子电荷量为e,A板接 地,则B板电势为 V
3EK − 2e
A
B
d
6、电场中A、B两点的电势ϕ A=800 V, 、电场中 、 两点的电势 , ϕ B= -200 V,把电荷 -1.5×10-8C由A点 ,把电荷q= × 由 点 移到B点 电场力做了多少功? 移到 点,电场力做了多少功?电势能改变 多少? 多少?
(1)电势差可以是正值也可以是负值,电 )电势差可以是正值也可以是负值, 势差的正负表示什么意义? 势差的正负表示什么意义? 表示两点电势高低 (2)电势的数值与零电势点的选取有关, )电势的数值与零电势点的选取有关, 电势差的数值与零电势点的选取有关吗? 电势差的数值与零电势点的选取有关吗? 这与力学中学过的哪个概念相似? 这与力学中学过的哪个概念相似? 无关 与重力势能相似
EP WAB ϕ= , UAB = 应用公式 时应注意各物理量都 q q
高二物理电势差
第3节电__势__差1.电场中两点之间的电势之差叫电势差,U AB=φA-φB。
2.电场中移动电荷过程中,电场力做的功W等于电荷量q和电势差的乘积。
W AB=qU AB3.匀强电场中,电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差,E=U d。
[自学教材]1.电势差电场中两点间的电势之差,也叫电压,公式:U AB=φA-φB。
单位:伏(V),1 V=1 J/C。
2.电势差与电场力做功的关系在电场中A、B两点间移动电荷q的过程中,电场力做的功W等于电荷量q和这两点之间的电势差的乘积,即W=qU AB。
即1 J=1 C·V。
3.电子伏特1 eV=1.6×10-19J,表示在电势差为1 V的两点间电子自由移动时电场力所做的功。
[重点诠释]1.正确理解电势差电势、电势差的关系与高度、高度差的关系对比如下:AB AB (1)公式W AB =qU AB 适用于任何电场,U AB 为电场中A 、B 两点间的电势差。
(2)公式中各量均有正负,计算中W 和U 的角标要相互对应,即W AB =qU AB ,W BA =qU BA 。
3.电势能、电势、电势差、电场力做功的关系1.关于电势差与电场力做功的说法中,正确的是( )A .电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定B .电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定C.电势差是矢量,电场力做的功是标量D .电场中两点间的电势差等于电场力做功,电荷的电势能减小解析:本题主要考查电势差的概念及电场力做功与电势差的关系。
电势差的大小由电场本身的因素决定,与移动电荷的电荷量及移动电荷所做的功无关,A 项错。
由W AB =qU AB 知,B 项对。
电势差、电场力做的功都是标量,C 项错。
电场中两点间的电势差等于单位电荷从一点移到另一点电场力所做的功,D 项错。
因此正确答案为B项。
答案:B匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)大小关系:U =Ed 或E =U d 。
电势差
电势差电势差电势差是指电场中两点之间电势的差值,也叫电压,用字母U表示。
在国际单位制中,电势差的单位是伏特,简称为伏,符号是V。
1库电荷从电场中的一点移动到另一点,如果电场力做了1焦耳的功,这两点间的电势差就是1伏。
目录电势差是指电场中两点之间电势的差值,也叫电压,用字母U表示。
公式Uab=φa-φb电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功与电荷量的比值叫做A、B两点的电势差[1]。
关系式为Uab=Wab/q单位电势差的单位是伏特,简称为伏,符号是V。
物理意义1.由电场中两点位置决定,反映电场能的性质。
2. 与检验电荷电量、电性无关。
3. 表示移动单位电量正电荷,电场力做的功。
由此得出:顺电场线移动正电荷做正功,反之则反;但功跟电量比值不变,由两点位置决定,且为正值。
逆电场线移动正电荷做负功,反之则反;但功跟电量比值不变,由两点位置决定,且为负值。
与电场强度的关系(1)大小关系UAB=Ed或E=UAB /d如图所示的匀强电场中,把一点电荷q从A移到B,则电场力做功为:W=qUAB且与路径无关。
另外,由于是匀强电场。
所以移动电荷时,电场力为恒力,可仍用求功公式直接求解,假设电荷所走路径是由A沿直线到达B,则做功W=F·AB·cosθ=F·q·AB·cosθ=E·q·BC,两式相比较,E=UAB /BC=U/d,这就是电场强度与电势差之间的关系。
说明:① 在匀强电场中,任意两点间的电势之差,等于电场强度跟这两点沿电场强度方向上的距离的乘积。
即d必须是沿着场强方向的距离,如果电场中两点不沿场强方向,d的取值应为在场强方向的投影,即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离。
② 公式E=UAB /d表明,匀强电场的电场强度,在数值上等于沿着电场方向上单位距离的电势降落,正是依据这个关系,电场强度的单位还有V/m。
③ 虽然公式U=Ed只适用匀强电场,但在非匀强电场问题中,我们也可以用此式来比较电势差的大小。
电势差的计算
电势差的计算电势差是电场力沿两点之间的路径所做的功,它是电场力对单位正电荷所做的功。
在物理学中,电势差通常用来描述电场力在空间中的分布情况以及电荷在电场中的运动特性。
本文将介绍如何计算电势差,并给出一些计算电势差的实例。
一、基本概念电势差是电场力沿两点间路径所做的功,单位是伏特(V)。
如果在点A和点B之间的路径上,电场力的方向与路径方向夹角的余弦为θ,电场力的大小为F,则点A到点B的电势差ΔV可以用以下公式计算:ΔV = F × d × cosθ其中,d为沿路径的距离。
二、计算步骤计算电势差的步骤如下:1. 确定点A和点B之间的路径;2. 在路径上确定电场力的方向与路径方向夹角的余弦值θ以及电场力的大小F;3. 计算沿路径的距离d;4. 将θ、F和d代入公式ΔV = F × d × cosθ中计算电势差ΔV。
三、实例分析现在我们来看两个计算电势差的实例。
1. 点电荷的电势差计算假设在空间中有一个正电荷q,我们要计算点P到点O的电势差。
首先,我们需要确定路径,可以选择直线路径。
然后,我们需要确定电场力的方向与路径方向夹角的余弦值θ。
由于电荷q是正电荷,电场力的方向指向电荷,与路径方向夹角为0°,所以余弦值为1。
接下来,我们需要确定电场力的大小F。
根据库伦定律,电场力的大小与电荷q以及两点间的距离r有关,可以用公式F = k × q / r²计算,其中,k为库伦常数。
最后,我们计算沿路径的距离d,将θ、F和d代入公式ΔV =F × d × cosθ,即可计算得到点P到点O的电势差。
2. 均匀电场中的电势差计算假设在一个均匀的电场中,电场强度为E,我们要计算点A到点B的电势差。
由于电场是均匀的,电场力的方向与路径方向的夹角始终为0°,所以余弦值为1。
电场力的大小为F = E × q,其中q为单位正电荷的电荷量。
电势差
电 势 差1.电势差电场中两点间电势的差值叫做电势差.(1) 设电场中A 点电势为ϕA ,B 点电势为ϕB ,则它们之间的电势差可以表示为U AB =ϕA -ϕB ,也可表示为U BA =ϕB -ϕA ,由此可知:U AB =-U BA .在这里一定注意下标及下标顺序! (2) 电场中两点的电势差,由电场本身的初、末位置决定,与在这两点间移动电荷的电荷量、电场力做功的多少无关.在确定的电场中,即便不放入电荷,任何两点间的电势差都有确定的值,不能认为U AB 与W AB 成正比,与q 成反比.只是可以利用W AB 、q 来测量A 、B 两点电势差U AB .(3) 从比值定义式U AB =W AB /q 可以看出,U AB 在数值上等于单位正电荷由A 点移到B 点时电场力所做的功W AB .若单位正电荷做正功,U AB 为正值;若单位正电荷做负功,则U AB 为负值.(4) 谈到电势差时,必须明确所指的是哪两点(两位置)的电势差.A 、B 间的电势差记为U AB ,B 、A 间的电势差记为U BA , 某一电荷q 在电场中由A 到B 做的功W AB 与从B 到A 做的功W BA 存在关系为W AB =-W BA ,所以U AB =-U BA .电势差有正、负,通过后面的学习,同学们将知道,电势差的正、负仅表示电场中两点电势的高、低,如U AB =6 V ,说明A 点的电势比B 点的电势高6 V . 例1.对于电场中A 、B 两点,下列说法中正确的是( ) A .电势差的定义式U AB =W ABq,说明两点间的电势差U AB 与电场力做功W AB 成正比,与移动电荷的电荷量q 成反比B .把正电荷从A 点移到B 点电场力做正功,则有U AB >0C .电势差的定义式中,U AB 与移动电荷的电荷量q 无关D .电场中A 、B 两点间的电势差U AB 等于把正电荷q 从A 点移动到B 点时电场力做的功解析:选BC.根据电势差的定义,电场中两点间的电势差等于将单位正电荷从一点移到另一点时静电力所做的功,仅由电场及两点的位置决定,与移动的电荷量及做功的多少无关,即U =Wq也是比值定义式,故应选B 、C.例2一个带正电的质点,电荷量q=2.0 ×10-9C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除静电力外,其他力做的功为6.0×10-5J,质点的动能增加了8.0×10-5J,则a、b 两点间的电势差为()A.3.0×104 V B.1.0×104 VC.4.0×104 V D.7.0×104 V解析:选B.由动能定理,外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量,得电场力对物体做的功W=8.0×10-5 J-6.0×10-5 J=2.0×10-5 J.由W=q(φa-φb)得φa-φb=W/q=1×104 V,所以只有B对.2.电场力做的功在任意电场中,将电荷q从A点移到B点,电场力做的功为:W AB=qU AB.(1) 公式W AB=qU AB适用于任何电场,U AB为电场中A、B两点间的电势差.(2) 式中W AB仅是电场力做的功,不包括移动电荷从A到B时,可能还有其他力做的功.(3) 式中各量均有正、负,计算中W与U的下标要对应,即:W AB=qU AB、W BA=qU BA.(4) 电场力做功与路径无关.3.在应用公式U BA=W AB/q或W AB=qU AB时,对各物理量正、负号的通常处理方法。
电势差
电势差 电势
一、电势差: 电势差:
1、定义: U AB = 、定义:
WAB q
单位电荷电场力做的功、也叫电压。 单位电荷电场力做的功、也叫电压。
2、单位:伏特(V) 1V=1J/C 、单位:伏特( ) 3、电势差是标量,但有正有负 、电势差是标量, 4、决定的因素:与检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无 、决定的因素: 只与电场及始末两点的位置有关。 关,只与电场及始末两点的位置有关。
1.右图中MN为电场中某一条电场线方向向右,在线取两点 、b .右图中 为电场中某一条电场线方向向右, 为电场中某一条电场线方向向右 在线取两点a、 今将一电荷+ 从 移到 移到b则 今将一电荷+q从a移到 则: A.电场力做正功,+ 的电势能增加; 电场力做正功,+ 的电势能增加; 电场力做正功,+q的电势能增加 B.电场力做负功,+ 的电势能增加; 电场力做负功,+ 的电势能增加; 电场力做负功,+q的电势能增加 C.电场力做正功,+ 的电势能减少; 电场力做正功,+ 的电势能减少; 电场力做正功,+q的电势能减少 D.电场力做负功,+ 的电势能减少。 电场力做负功,+ 的电势能减少。 电场力做负功,+q的电势能减少
三、电势能 1、电荷 在电场中具有的势能。 、 在电场中具有的势能。 2、电势能与电荷和电荷在该点的电势有关。 、电势能与电荷和电荷在该点的电势有关。 3、电场力做正功电势能减小,做多少正功电势能就减 、电场力做正功电势能减小, 少多少;电场力做负功电势能增加, 少多少;电场力做负功电势能增加,做多少负功电势 能就增加多少。 能就增加多少。 练习: 练习:
二、电势: 电势: 1、定义:电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移到 、定义: 零电势点电场力所做的功。 零电势点电场力所做的功。 a.零电势点是我们选取的,一般以大地或无穷远为零电 零电势点是我们选取的, 零电势点是我们选取的 势点。和重力势能的零势能点相类似。 势点。和重力势能的零势能点相类似。 b.电势差实际上就是电势之差。 AB = ϕ A − ϕ B 电势差实际上就是电势之差。 电势差实际上就是电势之差 U 2、物理意义:反映电场中某点能量的性质。 、物理意义:反映电场中某点能量的性质。 3、电势是标量,但有正有负,单位:伏特(V) 、电势是标量,但有正有负,单位:伏特( ) 4、电势的大小与该点在电场中的位置和零势点有关。 、电势的大小与该点在电场中的位置和零势点有关。 与该点在电场中的位置和零势点有关 注意:a.电势差的大小与零电势点无关。 电势差的大小与零电势点无关。 注意: 电势差的大小与零电势点无关 b.沿电场线方向电势逐点降低。 沿电场线方向电势逐点降低。 沿电场线方向电势逐点降低
什么是电势差
什么是电势差电势差(Electrical Potential Difference)是一个物理概念,用来描述电场中两点之间的电势差异。
在电路和电力工程中,电势差也被称为电压。
一、电势的概念为了更好地理解电势差,我们首先需要理解电势(Electrical Potential)的概念。
电势是指单位电荷在电场中所具有的电位能。
在电场中,电势沿着电力线方向递减。
二、电势差的定义电势差是指电场中两个点之间的电势差异,它是由于电场力对单位电荷所做的功。
单位电荷从电势高的一点移动到电势低的一点,所做的功等于电势差。
三、电势差的单位和符号电势差的单位是伏特(Volt,简写为V),表示为V。
常用的子单位有毫伏(mV,1 V = 1000 mV)和微伏(μV,1 V = 1000000 μV)。
电势差的符号一般用ΔV表示。
四、电势差的计算在直流电路中,电势差可以通过欧姆定律计算得出。
欧姆定律表明,电势差等于电流乘以电阻,即ΔV = I * R。
其中,ΔV表示电势差,I表示电流,R表示电阻。
在交流电路中,电势差的计算更加复杂,需要考虑电感、电容等因素。
通过分析电路中的各个元件,可以利用基尔霍夫电压定律和欧姆定律等原理来计算电势差。
五、电势差的应用电势差在电路和电力工程中有着广泛的应用。
电势差可以用来描述电路中的电压,为电子设备提供所需的电能。
同时,电势差还可以用于控制电子元件的工作状态,如调节电路的亮度、音量、速度等。
此外,电势差还用于描述电化学反应中的电势变化。
在电解过程中,电势差是驱动离子在电解质溶液中迁移的推动力。
电池的工作原理也是基于电势差的。
六、总结电势差是电场中两个点之间的电势差异,是由于电场力对单位电荷所做的功。
电势差的计算可以使用欧姆定律等电路定律,在电路和电力工程中有着广泛的应用。
理解和掌握电势差的概念和计算方法,对于电气工程师和电子技术人员来说是非常重要的。
通过合理地利用电势差,我们可以实现电能的传输和控制,为生产和生活带来便利。
电势差的工作原理及应用
电势差的工作原理及应用一、电势差的定义电势差是指单位正电荷在电场中从一个点移动到另一个点时所获得的能量的差异。
它是衡量电场中电能转化的度量,单位为伏特(V)。
二、电势差的工作原理1.电场的建立:电势差的存在是由于电场的存在。
电场是由带电粒子在空间中形成的。
当我们在空间中放置一个带电粒子,它会在周围产生一个电场。
2.电势的定义:电势是电场对单位测试电荷的作用力所做的功。
电势差可以理解为电势的差异。
3.电势差的计算:电势差可以通过下式计算得出:ΔV = V2 - V1其中,ΔV表示电势差,V2和V1分别表示两个位置的电势。
4.电势差的方向:电势差的方向与正电荷的移动方向相反。
正电荷在电势降低的方向移动时,电势差为负值;正电荷在电势升高的方向移动时,电势差为正值。
5.电势差的独立性:电势差与路径无关,只与起始点和终止点有关。
这意味着,无论沿着哪条路径前进,电势差是相同的。
三、电势差的应用1.电压源:电势差在电路中常被用作电压源。
例如,干电池是一种常见的电压源,提供一个恒定的电势差来推动电流在电路中流动。
2.电场的建立:电势差是建立电场的基础。
通过在电路中建立电势差,可以实现电能的转化与传输。
许多设备和电器都利用电场来完成其功能,例如电灯、电视、手机等。
3.能量转化与驱动:电势差可以将电能转化为其他形式的能量,例如热能、光能等。
这种能量转化可以驱动许多设备和工艺,如电磁炉、电风扇等。
4.电势差的测量:电势差的大小可以通过电压计等测量设备来测量。
电势差的测量对于电路的设计、分析和故障排查都非常重要。
5.静电保护:电势差的存在会导致静电的产生。
静电产生的电势差可以对人体和设备产生损害。
通过合理设计和管理电势差,可以有效地保护人体和设备免受静电的影响。
四、总结电势差是电场中电能转化的度量。
它是由电势差的定义、电场的建立、电势的作用以及电势差的方向和独立性等因素决定的。
电势差在电路中起到了重要的作用,如提供电压源、实现能量的转化与传输等。
电势差
《电势差》学案基础知识一、电势差1.定义:2.设电场中A点的电势为φA,B点的电势为φB,则AB间的电势差表示U AB= 因为U BA= 所以U AB=-U BA。
电场中某点的电势与零电势的选取关,电场中两点间的电势差与零电势的选取关。
3.电势差和电势的单位都是,符号;电势差和电势都是,但它们都有正负。
电势的正负表示比零电势或。
当取无穷远处为零电势时:正点电荷的电场中各点电势都零,负点电荷的电场中各点电势都零。
电势差的正负表示电场中两点电势的高低:若A、B两点间电势差U AB=φA-φB>0,则表明A点电势于B点电势;若A、B两点间电势差U AB=φA-φB<0,则表明A点电势于B点电势。
二、静电力做功与电势差的关系巩固练习1.关于电势差和电场力做功的说法中,正确的是()A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定C.电势差是矢量,电场力做的功是标量D.在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差为零2.下列说法中正确的是()A.重力做功与路径无关,与移动物体的初末位置的竖直高度差有关,即W AB=mgh ABB.静电场力做功与路径无关,与移动电荷的初末位置的电势差有关,即W AB=qU ABC.重力对物体做正功,其重力势能减少,做负功则重力势能增加D.静电场力对正电荷做正功,正电荷电势能减少,对负电荷做正功,负电荷电势能减少3.正电荷在电场中沿某一电场线从A到B,此过程中可能出现的是()A.电场力的大小不断变化 B.电场力的大小保持不变C.电荷克服电场力做功 D.电荷的电势能不断减小4.如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法中正确的是()5题图A.电势>,场强E A>E B B.电势>,场强E A<E BC.将+q电荷从A点移动到B点电场力做正功D.将-q电荷分别放在A.B两点时具有的电势能E PA>E PB5.如图A、B为两等量异号电荷,A带正电,B带负电,在A、B连线上有a、b、c三点,其中b为连线的中点,ab=bc,则()A.a点与c点的电场强度相同B.a点与c点的电势相同C.a、b间电势差与b、c间电势差相等D.点电荷q沿a、b连线的中垂线移动,电场力不做功6.在静电场中,一个带电量q=2.0×10-9C的负电荷从A点移动到B点,在这过程中,除电场力外,其他力做的功为4.0×10-5J,质点的动能增加了8.0×10-5J,则A、B两点间的电势差大小为()A.2×10-4V B.1×104V C.4×104V D.2×104V7、一个电子只在电场力的作用下沿一条直线由M 点运动到N 点,速度越来越小,那么( )A .M 点的电势一定比N 点高B .M 点的电场强度一定比N 点弱C .电子在M 点的电势能可能跟N 点相同D .M 点的电场强度方向可能跟N 点不同8、如图4,所示,两个固定的等量异种电荷,在它们连线的垂直平分线上有a 、b 、c 三点,则[ ]A .a 点电势比b 点高B .a 、b 两点场强方向相同C .a 、b 、c 三点与无穷远处电势相等D .一带电粒子(不计重力)在a 点无初速释放,则它将在a 、b 连线上运动9.带电量q=-4×10-10C 的电荷在电场中的A 点具有的电势能εA =-2×10-8J ,在电场中的B 点具有的电势能εB =-6×10-8J ,则下列判断中正确的是( )A .将电荷从A 点移到B 点,电场力做功为6×10-8JB .将电荷从A 点移到B 点,克服电场力做功为4×10-8JC .A 、B 两点间的电势差为200VD .B 、A 两点间的电势差为100V10.如图所示,a 、b 、c 是一条电场线上的三点,电场线的方向由a 到c ,a 、b 间距离等于b 、c 间距离, 用U a 、U b 、U c 和E a 、E b 、E c 分别表示三点的电势和场强,可以断定( )A .U a > U b >U cB .E a > E b >E cC .U a - U b = U b - U cD .E a = E b = E c11、以无穷远处为零电势点,下述情况中各物理量为正还是为负?(1)负电荷周围空间的电势为_________值.(2)正电荷位于某负荷电产生的电场内,它的电势能为________值.(3)负电荷位于某负电荷产生的电场内,它的电势能为________值. 12.如图所示,A 、B 是一条电场线上的两个点,有一正电荷q=3×10-5C ,它在B 点时具有的电势能比它在A 点具有的电势能大6×10-3J ,则电场强度方向由 指向 ,A 、B 间的电势差U AB = 。
电学中的电势差
电学中的电势差电势差是电学中非常重要的一个概念,它在电路分析、电场计算和电势能等方面都有着广泛的应用。
本文将详细介绍电学中的电势差的概念、计算方法以及其在电路中的应用。
1. 电势差的定义和概念在电学中,电势差是指电场中两个位置之间的电势能差,即单位正电荷从一个位置移动到另一个位置所做的功。
电势差的单位是伏特(V)。
2. 电势差的计算方法电势差可以通过以下公式计算:ΔV = V2 - V1其中,ΔV表示电势差,V2是位置2的电势,V1是位置1的电势。
根据电势差的定义,可以知道电势差是标量量,即没有方向性。
3. 电势差与电场强度的关系在电场中,电势差与电场强度有着密切的关系。
电势差和电场强度满足以下关系:ΔV = -∫E·dl其中,ΔV表示电势差,E表示电场强度,dl表示移动路径上的微小位移。
这个公式表明,电势差等于电场强度在路径上的线积分。
4. 电势差与电路中的应用在电路中,电势差起着非常重要的作用。
通过电势差的概念,我们可以推导出欧姆定律和基尔霍夫定律等电路定律。
电势差还可以用于计算电路中的功率和电阻等参数。
5. 电势差的测量在实际应用中,我们通常使用电位计来测量电势差。
电位计是一种能够测量电势差的仪器,它利用了导体间存在的电势差来进行测量。
6. 小结电势差在电学中具有重要的地位和应用。
通过理解和计算电势差,可以帮助我们深入理解电路中的各种现象和电场的分布规律。
电势差的概念在电工工程、电子技术和能源科学等领域都有着广泛的应用。
通过以上的介绍,我们对电学中的电势差有了更深入的理解。
电势差的定义和计算方法,以及与电场强度、电路中的应用和测量等内容都体现了其在电学中的重要性。
对于深入学习电学的同学来说,掌握电势差的概念和应用将会对其学习和实践能力有着显著的提升。
电势差
电势能电势差
电势能电势差电势能是物体由于位置或状态而具有的能量。
在电学中,电势能是指电荷由于位置而具有的能量。
而电势差则是指两点之间的电势能的差异,也可以理解为单位正电荷从一个点移动到另一个点所做的功。
电势差是衡量电场强度的重要指标之一。
在电场中,电荷会受到电场力的作用,从而具有电势能。
当电荷沿着电场方向移动时,电势能会发生变化,这个变化量就是电势差。
电势差的计算公式为ΔV = V2 - V1,其中ΔV表示电势差,V2表示终点的电势能,V1表示起点的电势能。
电势差的单位是伏特(V)。
电势差与电场强度有着密切的关系。
电场强度是描述电场中电荷受力情况的物理量,它与电势差的关系可以通过公式E = -ΔV / Δx来表示,其中E表示电场强度,Δx表示两点之间的距离。
这个公式表明,电场强度的大小与电势差的变化率成反比。
电势差在电路中有着重要的应用。
在电路中,电源会提供电势差,使得电荷在电路中流动。
电荷在电路中流动时,会释放出能量,这个能量就是由电势差提供的。
电势差越大,电路中的电流就越大,能量传输也就越快。
除了在电路中的应用,电势差还可以用来描述静电场中的电势分布。
在一个电场中,电势差的大小可以反映出电场的强弱。
电势差越大,说明电场越强;电势差越小,说明电场越弱。
电势差的概念也可以推广到其他物理领域。
例如,在重力场中,物体由于位置的不同具有重力势能,两点之间的重力势能差就是重力势差。
同样地,在弹簧中,物体由于位置的不同具有弹性势能,两点之间的弹性势能差就是弹性势差。
总结一下,电势差是衡量电场强度的重要指标,它描述了电荷在电场中由一个点移动到另一个点所做的功。
电势差在电路中有着重要的应用,也可以推广到其他物理领域中。
理解电势差的概念,对于深入理解电学和物理学的基本原理有着重要的意义。
电势差的公式
电势差的公式电势差大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功。
与电势差概念相关的物理公式有两个:此外,还有电势差与匀强场强的关系U=E*d;以及电容的关系式U=Q/C【知识拓展】电势差是静电场中较难理解的概念。
要深入理解电势差,需要从其概念,及其与电势、电势能、电压、电场力做功、电荷正负性之间的关联来剖析。
本文对这些问题做了详细的解析。
电势差的概念电势差就是我们初中接触过的电压,也称作电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。
电势差大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,公式表述就是U=W/q;电势差虽然是标量,不过也是有方向的。
这一点类似于电流。
电势差的方向规定为从高电势点指向低电势点的方向。
电势差的国际单位制为伏特(V,简称伏),常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。
电势差的公式与电势差概念相关的物理公式有两个:此外,还有电势差与匀强场强的关系U=E*d;以及电容的关系式U=Q/C;电势差与电势的关系与字面意义一致,电势差即为电势之差,AB两点的电势差满足下述关系:电势差与高度差的类比静电场中的电势差运算,完全不同于初中的电路运算,几乎都是和能量、做功联系在一起的,是一个非常抽象的概念。
为了便于同学们理解,高中物理网将电势差与高度差进行类比。
下面我们以正电荷为例进行说明。
假设在某电场中,把一个正电荷从A移动到B,电场力正功,那么U=W/q为正;说明A点的电势比B点高。
假设在重力场中,把一个质点从A移动到B,重力做正功,那么H=W/mg,也为正;说明A点比B点的位置要高。
假设在某电场中,如果把一个负电荷从A移动到B,电场正功,那么U=W/q为负;说明A点的电势比B点低。
假设在重力场中,把一个质点从A移动到B,重力做负功,那么H=W/mg,也为负;说明A点比B点的位置要低。
假设在某电场中,如果把一个负电荷从A移动到B,电场负功,那么U=W/q为正;说明A点的电势比B点高。
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√1.对于电场中A、B两点,下列说法中正确的是(B c)
A.电势差的定义式UAB=WABq,说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比
B.把正电荷从A点移到B点电场力做正功,则有UAB>0
C.电势差的定义式中,UAB与移动电荷的电荷量q无关
D.电场中A、B两点间的电势差UAB等于把正电荷q从A点移动到B点时电场力做的功√2.(2011年安徽省两地三校高二联考)一个带正电的质点,电荷量q=2.0 ×10-9C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中,除静电力外,其他力做的功为6.0×10-5 J,质点的动能增加了8.0×10-5 J,则a、b两点间的电势差为(B)
A.3.0×104 V B.1.0×104 V
C.4.0×104 V D.7.0×104 V
3.(2011年海淀区高二质量检测)如图1-5-5所示,实线为电场线,虚线为等势面,相邻两等势面间的电势差相等.一个正电荷在等势面L3处的动能为20 J,运动到等势面L1处时动能为零;现取L2为零电势参考平面,则当此电荷的电势能为4 J时,它的动能为(不计重力及空气阻力)()
图1-5-5
A.16 J B.10 J
C.6 J D.4 J
4.如图1-5-6所示,三个等势面上有a、b、c、d四点,若将一正电荷由c经a移到d,电场力做正功W1,若由c经b移到d,电场力做正功W2,则()
图1-5-6
A.W1>W2φ1>φ2
B.W1<W2φ1<φ2
C.W1=W2φ1<φ2
D.W1=W2φ1>φ2
5. (2011年北京东城区模拟)如图1-5-7所示,匀强电场的场强E=1.2×102 N/C,方向水平向右,一点电荷q=4×10-8 C沿半径R=20 cm的圆周,从A点移动到B点,已知∠AOB=90°,求:
图1-5-7
(1)这一过程电场力做的功是正功还是负功?做功多少?
(2)A、B两点的电势差UAB.
一、选择题
√1.在电场中,A、B两点间的电势差为UAB=75 V,B、C两点间的电势差为UBC=-200 V,则A、B、C三点电势高低关系为(C)
A.φA>φB>φC B.φA<φC<φB
C.φC>φA>φB D.φC>φB>φA
√2.在静电场中,将一电子从a点移至b点,静电力做功5 eV,则下列结论错误的是(ABD)
A.电场强度的方向一定由b到a
B.a、b两点的电势差是5 V
C.电子的电势能减少了5 eVw
D.因电势零点未确定,故不能确定a、b间的电势差
√3.一电子飞经电场中A、B两点,电子在A点电势能为4.8×10-17 J,动能为3.2×10-17 J,电子经过B点时电势能为3.2×10-17 J,如果电子只受电场力作用,则(ABD) A.电子在B点时动能为4.8×10-17 J
B.由A到B电场力做功为100 e V
C.电子在B点时动能为1.6×10-17 J
D.A、B两点间电势差为-100 V
4.如图1-5-8所示,在竖直纸面内有一匀强电场,一质量为m、带电荷量为-q的小球在一恒力F的作用下沿图中虚线由A匀速运动至B.已知力F和AB间夹角θ=60°,AB 间距离为d,且F=mg.则()
图1-5-8
A.匀强电场的电场强度大小为E=Fq
B.A、B两点的电势差大小为Fd2q
C.带电小球由A运动到B的过程中电势能增加了32mgd
D.电场方向与F方向关于AB对称
5. (2011年兴义市高二上学期月考)如图1-5-9所示,平行线代表电场线,但未标明方向,一个带正电、电荷量为10-6 C的微粒在电场中仅受电场力作用,当它从A点运动到B点时动能减少了10-5 J,已知A点的电势为-10 V,则以下判断正确的是()
图1-5-9
A.微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示
B.微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示
C.B点电势为零
D.B点电势为-20 V
6.如图1-5-10所示,水平固定的小圆盘A,其带电荷量为Q,电势为零,从圆盘中心O 处由静止释放一个质量为m、带电荷量为+q的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达圆盘中心竖直线上的c点,O到c之间距离为h而到圆盘中心竖直线上的b点时,小球速度最大,因此可知在Q所形成的电场中,可以确定的物理量是()
图1-5-10
A.b点场强 B.c点场强
C.b点电势 D.c点电势
7.如图1-5-11所示,带正电的点电荷固定于Q点,电子在库仑力作用下,做以Q为焦点的椭圆运动.M、P、N为椭圆上的三点,P点是轨道上离Q最近的点.电子在从M点经P到达N点的过程中()
图1-5-11
A.速率先增大后减小
B.速率先减小后增大
C.电势能先减小后增大
D.电势能先增大后减小
8.如图1-5-12所示,质量为m、带电荷量为q的粒子,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则A、B两点的电势差为()
图1-5-12
A.mv202q
B.3mv20q
C.2mv20q
D.3mv202q
9.如图1-5-13所示,a、b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为6 V、4 V和1.5 V,一质子(11H)从等势面a上某处由静止释放,仅受静电力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为v,则对质子的运动有下列判断,正确的是()
图1-5-13
A.质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4.5 eV
B.质子从a等势面运动到c等势面动能减少4.5 eV
C.质子经过等势面c时的速率为2.25 v
D.质子经过等势面c时的速率为1.5 v
二、计算题
图1-5-14
10.(2011年山东临沂模拟)如图1-5-14所示,用长为l的绝缘细线拴一质量为m、带电荷量为+q的小球(可视为质点)后悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场E中,将小球拉至悬线呈水平的位置A后,由静止开始将小球释放,小球从A点开始向下摆动,
当悬线转过60°角到达位置B时,速度恰好为零,求:
(1)B、A两点的电势差UBA;
(2)小球到达B点时,悬线对小球的拉力FT.
11.如图1-5-15所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5 cm,bc=12 cm,其中ab沿电场方向,bc和电场线方向成60°角,一个电荷量为q=4×10-8 C的正电荷从a 移到b电场力做功为W1=1.2×10-7 J,求:
图1-5-15
(1)匀强电场的场强E;
(2)电荷从b移到c,电场力做的功W2;
(3)a、c两点间的电势差Uac.
12. (2011年成都高二检测)如图1-5-16所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为2gR.求:
图1-5-16
(1)小球滑至C点时的速度大小;
(2)A、B两点间的电势差;
(3)若以C点作为参考点(零电势点),试确定A点的电势.。