第2章第2节电势与等势面.pptx

2.2电势与等势面

可见：电势能与电荷量的比值是一个与电荷本身无关的量。可见：电势能与电荷量的比值是一个与电荷本身无关的量。而且当d不同时这个比值也是不同的，而且当d不同时这个比值也是不同的，又可以体现同一电场的不同点让电荷具有电势能的能力不同的性质的性质。电场的不同点让电荷具有电势能的能力不同的性质。
1、电势
方向与电荷移动的方向相同，所以电场力做正功。则移动过程电势能减少。做功的量与电势能的减少量是相等的。
解：依题意，可得W＝qEd
又QEpC = 0 ∴W = ∆Ep = EpC − EpA = −qEd ∴EpA = qEd
末位置的电势能－初位置的电势能这里的负号表示减少的意思。
如果放入的电荷改为2q 如果放入的电荷改为2q 或 4q时，A点的电势 4q时能又是多少？能又是多少？ 2q时： 4q时： EpA=2qEd EpA=4qEd 可见，电场中某点的电势能电势能还放入的电荷量有关。电荷量有关可见，电场中某点的电势能还与放入的电荷量有关。
高中物理选修3 选修3－1 鲁科版
第二章电势能与电势差
2.2 电势与等势面
东山二中沈雄斌
复习回顾
设有一个匀强电场，场强为E，取电荷在其中C点的电势能为零。现把一个正电荷从A点移到C点， A与C的距离为d,则电场力做多少功？A点的电势能是多少？
A q+ F F

第二节电势与等势面

一、电势
第二节电势与等势面
1、电势定义：电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值，
叫做该点的电势 2、电势表达式：
Ep Aq
上式表明：电场中某点电势在数值在等于单位正电荷在该点
具有的电势能
3、电势的单位：国际单位制伏特 V
注意： 1、电势是标量
1V = 1J/C
2、电势是从匀强电场中得出的结论，对非匀强电场也适用
二、等势面
电场中电势相等的点构成的面叫等势面点电荷形成的电场，等势面是以点电荷为圆心的同心球面
等势面有什么性质？
等势面的几个性质：
（1）在等势面上移动电荷，电场力做功为零；（2）等势面与电场线处处垂直；（3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等势面的法线表示了电场的方向，（4）电场线的方向是电势降低的方向。
（5）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面；
3.几种常见电场的等势面分布图谱：
三、尖端放电
1、电荷在表面具有凸出尖端的带电导体上的分布：电荷有趋尖端性，即尖端电荷密度最大，场强很大
2、尖端放电：带电较多的导体，尖端部位场强可大到使周围空气发生电离而引起放电的程度，这就是尖端放电现象。
3、尖端放电现象的应用：避雷针就是应用尖端放电原理来防止雷击造成危害的。
4、避雷针的防雷击原理：
Байду номын сангаас

鲁科版高中物理选修3-1 第2章第2节电势与等势面名师公开课优质课件(39张)

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(3)电势的固有性：电势 φ 是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点的电势大小是由电场本身决定的，与在该点是否放入电荷及电荷的电性和电荷 F 量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强度 E＝ q .
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2．电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低． (2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低． (3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高．
势越高，电势能越小．
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[合作探讨] 如图 221 所示的匀强电场，电场强度为 E，取 O 点为零势能点，A 点距 O 点为 l，AO 连线与电场强度反方向的夹角为 θ.
图 221
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探讨 1：电荷量分别为 q 和 2q 的试探电荷在 A 点的电势能为多少？
【提示】由 EpA－EpO＝WAO＝Eqlcos θ，知电荷量为 q 和 2q 的试探电荷在 A 点的电势能分别为 Eqlcos θ、2Eqlcos θ.
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(4)电场力做功判断法： ①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势能减少，电势降低；如果电场力做负功，则电势能增加，电势升高． ②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势能减少，电势升高；如果电场力做负功，则电势能增加，电势降低．

2.2 静电力做功与电势能、电势与等势面课件(共28张PPT)

2.3 电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到零电势能点静电力
所做的功。
2.4 电势能是标量，，但有正负，其正负反映比零电势能大还是小
2.5 说明：
1）电场力做功只能决定电势能的变化，而不能决定电荷电势能的数值；
2）电荷在电场中的起始和终止位置确定后，电场力所做的功就确定了，所以
电荷的电势能的变化也就确定了；
D．粒子在A点的动能比在B点多1.0 J
二、电势能
例4、下列说法正确的是( C )
A、在电场中顺着电场线移动负电荷，电场力做正功，电荷电势能减少；
B、在电场中逆着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少；
C、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；
D、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；
1 V = 1 J/C
1. 4 意义：
描述电场能的物理量．电场中某一点的电势在数值
上等于单位正电荷在该点所具有的电势能；
1 电势
1. 5 理解
①电势是相对的。
电势零点的选取是任意的，但以方便为原则，如果
没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零
②电势是表征电场中某点能的性质的物理量，仅与电
场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的
点，克服电场力做3×10-5 J的功，再将该电荷从B点移

电势与等势面ppt课件

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【例题】有一电场的等势面分布如图所示，一个质子进入电场向右运动，经过等势面a时质子的动能为500eV，那么它经过等势面e时动能多大？
【答案】300eV
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【例题】将一点电荷+q放在场强为E的匀强电场中，问：当电荷从A→B，电荷所受的电场力做了多少功？
3.电势差即电压；
WAB qU AB
4.若已知电场中两点的电势差UAB，则
3
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【例题】如图所示，把负电荷分别放在C、D两点，它在哪点的电势能较大？
D C
【答案】D
【例题】一个电量为－2.0×10－8C的点电荷，在电场中A、B 两点之间移动的过程中，电场力做功8×10－6J，如果在A点处该电荷具有1.4×10 －5J的电势能，则它在B点处的电势能为多少？这两点间的电势差为多少？
.
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例3:将一电量为q 2106 c 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做功 4105 J 求A点的电势.
解: 设场外一点P的电势为 p 0
从P A,电场力做的功 W E PA
EPA W 4 10 5 J
A

EPA q
怎样寻求描述电场本身的能量性质的物理量呢？
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第2节电势与电势面

情景探究9：在图中与A点电势相同的点还有哪些，它们构成了一个什么面？B点呢？
二、等电势
在电场中常用等势面来表示电势的高低。电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
情景探究10：如图所示，电荷q从a点沿等势面移动到b点，静电力做功是多少？（零）那么静电力与等势面有什么关系？（静电力与等势面垂直。这是因为，假如不垂直，静电力就有一个沿着等势面的分力，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，这个面也就不是等势面了。）静电力与电场线有什么关系？
电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。
√ （3）电势能相当于_______ （填“电场力”或“电场强度”）
情景探究2
Q ：场源电荷 q ：试探电荷
不同电荷，在电场中的同一位置的电势能（即从此点移到无限远电场力所做的功）：
电势能Ep
Eq =W E2q=2W E3q =3W Ep ∝q
从此题可以总结出：
情景探究4：电势能为零的地方，其电势是多少？
为零所以某点电势多少是相对于零电势而言的。
情景探究5：电场强度仅由电场本身决定，我们可以怎样形象表示它？
电场线，其切线为方向，疏密表示电场强度的大小：电场线越疏，场强越小；电场线越密，场强越大。
电势也只与电场本身有关，我们猜想可以怎样形象表示它的大小？
如何概括电势与电场线的关系

2 电势差、电势能和等势面

一周强化

一、本周知识综述

本周我们学习电势差与电势、等势面三节内容。上周学习的电场强度是从电场的力的特性出发研究电场的性质，而电势差与电势则是从电场的能的属性出发研究电场的性质。可以说电场强度和电势分别从电场的不同属性出发来研究电场，是一个问题的两个方面，大家要注意比较这两个物理量的异同。等势面则是描述电势的一种辅助方法，这与用电场线辅助地描述电场是类似的。

二、重难点知识归纳与讲解

1、电势差：

电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功W AB与电荷电量q的比值，叫做AB两点的电势差。表达式为：

说明：（1）定义式中，为q从初位置A移动到末位置B电场力做的功，可为正值，也可为负值，q为电荷所带的电量，正电荷取正值，负电荷取负值。

（2）电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定。与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为与成正比，与q成反比。只是可以利用、q来计算A、B两点电势差。

（3）公式适用于任何电场。

2、电势：

在电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差；也等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功，电势记作，电势是相对的，某点的电势与零电势点的选取有关，沿电场线的方向，电势逐点降低。

说明：（1）电势的相对性。

（2）电势是标量。电势是只有大小、没有方向的物理量，电势的正负表示该点的电势高于和低于零电势。

（3）电势与电势差的比较

电势与电势差都是反映电场本身的性质（能的性质）的物理量，与检验电荷无关；电势与电势差都是标量，数值都有正负，单位相同， U AB=A－B。某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点的选取无关。

高中物理鲁科版必修第三册：第2章第2节电势与等势面含解析

第2章电势能与电势差

第2节电势与等势面

课后篇巩固提升

基础巩固

1.

(2019~2020学年广东梅州高二上质量抽测)如图所示,匀强电场中A、B两点的电场强度分别用E A、E B表示,电势分别用φA、φB表示。关于E A和E B、φA和φB的大小关系,下列说法正确的是()

B B.E A<E B C.φA=φB D.φA<φB

解析由电场线的分布情况可知,A、B两处电场线密集程度相同,则A点的电场强度等于B点的电场强度,即E A=E B。沿着电场线电势降低,则φA>φB。故选项A正确,B、C、D错误,故选A。答案A

~2020学年广东汕头潮阳高二上教学质量监测)在如图所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点电势和电场强度都相同的是()

解析电场强度是矢量,既有大小又有方向,只有当大小、方向均相同时,电场强度才相同。电势是标量,真空中点电荷电场的等势线是以点电荷为球心的球面。A项中a、b两点电势相同,电场强度方向不同,电场强度不同,故A错误:B项中a、b点电场强度是由匀强电场与点电荷电场电场强度的合成,a点电场强度斜向右上方,b点电场强度斜向右下方,则两点电场强度不同,电势相同,B错误;根据对称性,a、b两点电场强度相同,a、b在同一等势面上,电势相同,C正确;a点电场,b点电场强度方向向下,电场强度不同。故D错误。

答案C

(2019~2020学年河南周口高二上期末)如图虚线表示某点电荷形成的电场中的等势面,一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的轨迹如图中实线所示。粒子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B,电势能分别为E A、E B,下列判断正确的是()

《第2节电势与等势面》示范课教学设计【物理鲁科版高中必修第三册(新课标)】

2 电势与等势面

教学目标

1．掌握电势的定义方法及其定义式、单位。

2．掌握电势的各种特点。

3．知道什么是等势面，理解在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。

4．知道电场力跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

5．知道常取地球或与地球相连的导体作为等势的参考位置，认为它们的电势为零。

6．了解几种典型电场的等势面。

教学重难点

教学重点

电势和等势面的概念、等势面的特点

教学难点

电势的概念、电势能和等势面的特点的综合判断

教学准备

多媒体课件等。

教学过程

新课引入

教师活动：展示静电加速器的图片。

教师口述：电场对放入其中的电荷有电场力的作用，倘若把一个静止的试探电荷放入电场中，它将在静电力的作用下做加速运动，经过一段时间以后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。我们知道，这是电场力做功的结果，而功又是能量变化的量度，那么，在这一

过程中是什么能转化为试探电荷的动能呢？

讲授新课

1. 电势

教师活动：我们前面学了电场强度，它是用试探电荷所受的电场力和试探电荷的电荷量的比值来定义的。那么我们来一起研究一下电势能和电荷量的比值有什么特点。如图：

取B 点为零电势点，将两个所带电荷量分别为q 1、q 2的正电荷，沿电场线从A 点移动到B 点，静电力做功分别为q 1Ed ， q 2Ed ，那么， q 1在A 点电势能为 q 1Ed ，q 2在B 点电势能为 q 1Ed 。

1212

q Ed q Ed

Ed q q == 学生总结：电荷在电场中某点的电势能与其电荷量之比与该电荷无关，只与电场本身有关。

1. 定义: 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势。公式： φA =

第2、3节电势差、电势与等势面

第二、三节上法：顺序1、电场力做功与电势差的关系（等势面（常见的等势面）电场力不

做功类比等高线）qU W =（类比重力势能与高度差的关系）及推导匀强电场Ed U =及

与电场线的关系（电势高低的判断方法），电势的定义及特点（类比高度）

(1)如何判断电势的高低？

①根据电场线方向，顺(逆)着电场线方向，电势越来越低(高)；

②根据电势差，若U AB ＞0(＜0），则ϕA ＞ϕB (ϕA ＜ϕB )；

(2)怎样比较电势能的多少？

①可根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正(负)功，则电势能减少(增

加)；

②将q 、ϕ带符号代入εP =q ϕ计算，若εP ＞0(＜0，则电势能增加(减少)．

等势面（电势能相同且与电场线垂直）

1．如图1－12所示点电荷电场中，将检验电荷从A 点分别移

到以点电荷为中心的同一圆周上的B 、C 、D 、E 各点，则电场

力做的功 [ D ]

A ．从A 到

B 做功最多．

B ．从A 到

C 做功最多．

C ．从A 到E 做功最多．

D ．做功一样多．

5.如图所示，在O 点置一点电荷Q ，以O 为圆心作一圆现将一电荷q 从A

分别移到圆上的B 、C 、D 三点，则电场力做功最多的过程是( D )

A .移到

B 的过程 B .移到

C 的过程

C .移到

D 的过程 D .三个过程一样多

2．一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（ D ）

A ．a 、b 两点的电场强度一定相等

B ．该点电荷一定沿等势面运动

C ．作用于该点电荷的电场力与其运动方向总是垂直的

D ．a 、b 两点的电势一定相等

第2章：第2节：电势与等势面

第2节：电势与等势面

一、电势

1．等势面

(1)定义：电场中电势相等的点构成的面。

(2)特点：由于在等势面上电荷受到的电场力跟等势面垂直，所以电荷在同一个等势面上运动时电场力。

2．几种常见电场的等势面

三、尖端放电

1．定义

带电较多的导体，在部位，场强大到使周围的空气发生而引起的现象。

2．尖端放电的应用和防止

(1)应用：避雷针是利用的原理来防止雷击的，它的作用是可以中和云层中的部分电荷，更主要的是把云层中的引入地下。

(2)防止：尖端放电会导致高压设备上的电能的损失，所以高压设备中导体的表面要做得尽可能地。

1．自主思考——判一判

(1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。( )

(2)电场中某点的电势与E p成正比，与q成反比。( )

(3)电势与电场强度无任何关系。( )

(4)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。( )

(5)等势面上各点电势、场强均相同。( )

(6)电场线与等势面垂直。( )

2．合作探究——议一议

(1)在电势越高的地方，某电荷的电势能是否越大？

(2)为什么等势面一定跟电场线垂直？

(3)尖端放电的原因是什么？避雷针的原理是怎样的？

1．电势的特点

(1)电势的相对性：电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常选无穷远处或地球表面为零电势点。

(2)电势是标量：电势只有大小没有方向。在规定了零电势点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。

(3)电势的固有性：电势是反映电场的能的性质的物理量，由电场本身决定，与该点是否放入电荷及电荷的电性和电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如电场强度。

2020_2021学年新教材高中物理第2章电势能与电势差2电势与等势面课件鲁科版必修3.ppt

【解析】选C、D。根据电场力做功和电势能变化的关系,不管是对正电荷做功还是对负电荷做功,只要电场力做正功电势能就减少,只要电场力做负功电势能就增加。但是正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同,正电荷在电势高处具有的电势能多,负电荷在电势低处具有的电势能多。所以选项C、D正确。
2.(多选)如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法中正确的是 ( ) A.电势φA>φB,场强EA>EB B.电势φA>φB,场强EA<EB C.将+q从A点移到B点,电场力做了正功 D.将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
【解析】选B。M、N两点在同一个等势面上,且中垂面的电势与无限远处相同, 所以沿等势面移动电荷电场力不做功,故A正确,B错误;根据等势面的分布可知,A点所在的等势面电势高于中垂面的电势,B点所在的等势面电势低于中垂面的电势,故C、D正确。
2.图中K、L、M为静电场中的3个相距很近的等势面(K、M之间无电荷)。一带电粒子射入此静电场中后,沿abcde轨迹运动。已知电势φK<φL<φM,且粒子在 ab段做减速运动。下列说法中正确的是 ( ) A.粒子带负电 B.粒子在bc段做加速运动 C.粒子在a点与e点的速度大小相等 D.粒子从c点到d点的过程中电场力做负功
所做的功
B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关

第2章第2节电势与等势面

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(3)由于沿着电场线方向电势降低，因此，电场线一定
是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
(4)因为如果两等势面相交，交点就会有两个电势，这是不可能的，所以任意两个等势面都不相交。 (5)等差等势面密的地方电场强度大，即等势面的疏密反映了电场的强弱。
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2．几种典型电场的等势面电场等势面(实线)图样重要描述
带电导体
的电场
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3.如图2－2－3所示，P、Q是等量的
正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OA＜OB，用EA、EB和φA、φB分别表示A、B两点的电场强度和电势，则( A．EA一定大于EB，φA一定大于φB ) 图2－2－3
B．EA不一定大于EB，φA一定大于φB
C．EA一定大于EB，φA不一定大于φB D．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
5．意义
电势是反映电场本身的性质的物理量，与是否放入电荷无关。
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二、等势面 1．定义电场中电势相等的点所构成的面。
2．特点
(1)等势面一定与电场线垂直； (2)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功； (3)电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
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三、尖端放电
匀强电场
垂直于电场线的一簇
平面
点电荷的电场
以点电荷为球心的一簇球面（注意疏密）

新教材鲁科版物理必修第三册课件：第2章第2节电势与等势面

我们常画的等势面一般是等差等势面，即相邻两等势面间的电势的差值相等。
2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)等势面上各点电势、场强均相同。
(× )
(2)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。
(× )
3：填空如图所示，匀强电场中三点 A、B、C，则三点电场强度大小关系为_E_A_＝__E_B_＝__E_C_，电势高低关系为_φ_C_＞__φ_A_＞_φ__B。
提示：不变化，不做功，垂直。
1．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)在空间中两等势面不相交。 (3)电场线方向总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。
(5)等势面是为了描述电场的性质而假想的面。 (6)等势面的分布与电势零点的选取无关。
学习目标会运用类比等高线来理解和探究等势面，与他人合
作交流，实事求是，提高探究能力。
通过等势面探索，体会类比与创新在物理学研究中科学态度与
的重要性，体验形象思维与抽象思维的相互关联，责任
感悟物理学内在之美，激发学习热情。
NO.1
自主预习·探新知
知识点一知识点二
知识点一电势
1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比，称为

第2章 第2节 电势与等势面.pptx

2.2电势与等势面

第二节电势与等势面

鲁科版高中物理选修3-1 第2章 第2节电势与等势面 名师公开课优质课件(39张)

2.2 静电力做功与电势能、电势与等势面 课件(共28张PPT)