高中物理第八章电势能电势电势差一

内容 基本要求

略高要求

较高要求 电场力做功

总结电场力做功的特点 计算电场力做功 电势能 电势能的定义,电势能的相

对性

电场力做功与电势能改变之

间的关系

有关电势能的计算 电势 电势的定义,电势的相对性

有关电势的计算

等势面 等势面的特点 知道常见带电体等势面的分

布特点

电势差

电势差的定义,绝对性

匀强电场中电势差与场强的

关系

电势差的综合计算

四、电势能 电势 电势差

●知识点1 电场力做功的特点与计算

1．电场力做功的特点：在匀强电场中,将一点电荷从A 点移到B 点,如图所示,设A B 、两点沿场强方向相距为d ,现将q 分别沿三条不同的路径由A 移到B ．可以证明电场力

做的功AB W qEd =．即电场力做功跟移动电荷的路径无关． 2．电场力做功的计算方法

1由公式cos W F s θ=⋅⋅计算．此公式只适合于匀强电场中,可变形为cos W qE s θ=⋅⋅．

2由W qU =来计算,此公式适用于任何形式的静电场．利用W qU =计算电场力的功时可将q 、U 的正负号一

起代入,计算出W 的正、负,也可只代入q 、U 的绝对值,然后根据电荷的性质,电场力方向和移动方向判断功的正负．参考知识点5

3由动能定理来计算：k W W E +=∆电场力其他力．

4由电势能的变化计算：12W E E =-．参考知识点2

●知识点2 电势能

1．定义：电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．

电势能的改变量等于电场力做功的多少,即AB AB A B W qU E E ==-．若0B E =,则A AB E W = 2．理解：

1电势能的数值是相对的,与电势零点的选取有关．

2电势能不能作为描述电场性质的物理量,因为电势能的大小、正负都与检验电荷有关．

3通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零;

3．电势能大小的比较方法 1场源电荷判断法

①场源电荷为正,离场源电荷越近,正检验电荷电势能越大,负检验电荷电势能越小． ②场源电荷为负,离场源电荷越近,正检验电荷电势能越小,负检验电荷电势能越大． 2电场线法

①正电荷顺着电场线方向移动,电势能逐渐减小,逆着电场线方向移动,电势能逐渐增大．

知识点睛

考试要求

电势能 电势 电势差一

②负电荷顺着电场线方向移动,电势能逐渐增大,逆着电场线方向移动,电势能逐渐减小． 应特别注意,在电场中沿相同的方向移动正电荷和负电荷,电势能的变化是相反的． 3做功正负判断法

无论正、负电荷在什么样的电场中,只要电场力做正功,电荷的电势能一定减小,电场力做负功,即电荷克服电场力做功,电荷的电势能一定增加．

●知识点3 电势

1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它电荷量的比值,叫做这一点的电势;如果用ϕ表示电势,用p E 表示电荷q 的电势能,则p

E q

ϕ=

． 单位：在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号为V ,在电场中的某一点,如果电荷量为1C 的电荷在该点的电

势能为1J ,这一点的电势就是1V ,即1V 1J/C =;

2．理解：

1定义式：p E q ϕ=普遍适用．决定式：Q

k r

ϕ=,适用点电荷电场．本公式不作计算要求

2电势是标量,只有大小和正负,没有方向．空间某处的电势若由几个电荷共同产生,则该点的电势就等于各电荷

单独在该点产生的电势的代数和．电势的正负代表大小,3V A ϕ=+,5V B ϕ=-,则0A B ϕϕ>>

3电场中某点的电势与零电势的位置选取有关,一般情况下选取大地或无限远处为零电势位置．这样,正电荷产

生的电势为正,负电荷产生的电势为负,电势的正、负和数值与放入的电荷无关． 4电势差与电势的关系为AB A B U ϕϕ=-,且AB BA U U =-参考知识点5

3．电势高低的判断

1沿电场线方向电势越来越低．

2正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势高处电势能小．

3取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正,靠近正电荷处电势高；负电荷周围电势为负值,靠近负电荷处电势

低．

4

5

4

单位符合：N /C ；V /m

单位符号：V(1V =1J /C)

●知识点4 等势面

1．定义：电场中电势相等的点构成的面叫等势面． 2．特点：

1电场线总是与等势面垂直,且从高等势面指向低等势面．

2电场线越密的地方,等势面越密．前提：相邻两个等势面之间的电势差相等 3沿着等势面移动电荷电场力不做功． 4两个电势不等的等势面不能相交．

3．常见电场等势面的形状图中相邻两个等势面之间的电势差相等 1点电荷的电场：等势面是一系列同心圆球,如图．

2等量异种、同种点电荷的电场的等势面比较．如图甲乙．

3匀强电场：等势面是相互平行、间隔相等的一族平面,如图．

●知识点5 电势差

1．定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差,即AB A B U ϕϕ=-．

2．理解：电势差是标量,只决定于A B 、两点在电场中的位置．AB BA U U =-．

3．静电力做功AB W 与电势差AB U 之间的关系：AB

AB W U q =适用于一切电场 推导过程：()A B AB P P A B A B AB W E E q q q qU ϕϕϕϕ=-=-=-= 4．匀强电场中：AB U Ed =

基础题

【例1】 下列说法一定正确的是

A ．沿电场线的方向,场强逐渐减小

B ．沿电场线方向移动电荷,电场力一定对该电荷做正功

C ．检验电荷在电场线越密集的地方,具有的电势能越大

例题精讲