【高二物理】(教师版)第6讲 电势 电势差 电势能 等势面

第六讲电势电势差电势能

1．定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。

2．电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。

3．电势能大小：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。

4．电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法。

）描述电场能性质的物理量。

二、电势 （是指某点的

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必须先选一个零势点，（具有相对性）相对零势点而言，常选无穷远或大地作为零电势。正点电荷产生的电场中各点的电势为正，负点电荷产生的电场中各点的电势为负。

①定义：某点相对零电势的电势差叫做该点的电势，是标量．

②在数值上=单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功.

特点：

⑴标量：有正负，无方向，只表示相对零势点比较的结果。

⑵电场中某点的电势由电场本身因素决定，与检验电荷无关。与零势点的选取有关。

⑶沿电场线方向电势降低，但场强不一定减小，沿E方向电势降得最快。

⑷当存在几个场源时，某处合电场的电势等于各个场源在此处产生电势代数和的叠加。

电势高低的判断方法：1根据电场线的方向判断；2电场力做功判断；3电势能变化判断。

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点评：类似于重力场中的高度．某点相对参考面的高度差为该点的高度．

注意：(1) 高度是相对的．与参考面的选取有关，而高度差是绝对的与参考面的选取无关．同样电势是相对的与零电势的选取有关，而电势差是绝对的，与零电势的选取无关．

(2) 一般选取无限远处或大地的电势为零．当零电势选定以后，电场中各点的电势为定值．

(3) 电场中两点的电势差等于这两点的电势之差,即AB A B U ϕϕ=-沿电场线方向电势降低。

电场力做功，电势能减少，做多少功，电势能减少多少；类同于重力做功，重力势能减少，做多少力功，重力势能减少多少。

三、电场力做功与电势能

1．电势能：电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能．电势能是电荷与所在电场所共有的。

2．电势能的变化：电场力做正功电势能减少；电场力做负功电势能增加；

重力势能变化：重力做正功重力势能减少；重力做负功重力势能增加。

3．电场力做功：由电荷的正负和移动的方向去判断(4种情况)⇔功的正负⇔电势能的变化（重点和难点知识）

正、负电荷沿电场方向和逆电场方向的4种情况。⇐（上课时一定要搞清楚的，否则对以后的学习带来困难）

电场力做功过程就是电势能与其它形式能转化的过程（电势差），做功的数值就是能量转化的多少。电场力做功跟路径无关，是由初末位置的电势差与电量决定。

四、等势面、线、体

1．电场中电势相等的点所组成的面为等势面。

2．特点

(1) 各点电势相等，等势面上任意两点间的电势差为零；

(2) 画法规定：相领等势面间的电势差相等⇒等差等势面的蔬密可表示电场的强弱；

(3) 匀强电场，电势差相等的等势面间距离相等，点电荷形成的电场，电势差相等的等势

面间距不相等，越向外距离越大；

(4) 等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等；

(5) 电场线⊥等势面，且由电势高的面指向电势低的面，没电场线方向电势降低；

(6) 两个等势面永不相交

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物理学家的小故事

阿基米德(Archimedes，约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。除了伟大的牛顿和伟大的爱因斯坦，再没有一个人象阿基米德那样为人类的进步做出过这样大的贡献。即使牛顿和爱因斯坦也都曾从他身上汲取过智慧和灵感。他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”，文艺复兴时期的达芬奇和伽利略等人都拿他来做自己的楷模。

从洗澡的故事说起

关于阿基米德，流传着这样一段有趣的故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了假，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重，到底工匠有没有捣鬼呢？既想检验真假，又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们面面相觑。后来，国王请阿基米德来检验。最初，阿基米德也是冥思苦想而不得要领。一天，他去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法，来确定金冠的比重。他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得跑了出去，大声喊着“尤里卡！尤里卡！”。(Fureka，意思是“我知道了”)。他经过了进一步的实验以后来到王宫，他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大，所以证明了王冠里掺进了其他金属。

这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮力定律：物体在液体中所获得的浮力，等于他所排出液体的重量。一直到现代，人们还在利用这个原理计算物体比重和测定船舶载重量等。

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