電勢與等勢面 高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊

第2節(jié)電勢與等勢面第二章

電勢能與電勢差學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電勢的定義方法及其公式、單位，會(huì)判斷電場中兩點(diǎn)電勢的高低。2.了解等勢面的概念，知道常見等勢面的電勢特點(diǎn)。EA試探電荷所受靜電力與其電荷量之比定義了描述電場性質(zhì)的一個(gè)物理量——電場強(qiáng)度，本節(jié)將用試探電荷的電勢能與其電荷量之比來定義描述電場性質(zhì)的另一個(gè)物理量——電勢F+如圖所示的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，取B點(diǎn)為零電勢能點(diǎn)，A點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為d。(1)電荷量分別為q、2q、3q、…、nq的正試探電荷在A點(diǎn)的電勢能分別為多少？試探電荷的電荷量qq2q3q…nq電荷在點(diǎn)A具有的電勢能EpAqEd2qEd

3qEd…

nqEd通過表格中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這個(gè)功與電荷的多少有關(guān)，但是不能用它來表示電場某點(diǎn)的性質(zhì)。那么用什么物理量來反映電場某點(diǎn)性質(zhì)呢？試探電荷的電荷量qq2q3q…nq電荷在點(diǎn)A具有的電勢能EpAqEd2qEd

3qEd…

nqEd

常量與EPA及q無關(guān)，即與試驗(yàn)電荷無關(guān)，反映電場本身的某種性質(zhì)電勢電勢

5.特點(diǎn)(1)相對性：電場中各點(diǎn)電勢的高低，與所選取的零電勢點(diǎn)的位置有關(guān)。(2)標(biāo)量性：電勢是標(biāo)量，但有正、負(fù)。電勢為正值表示該點(diǎn)電勢高于零電勢，電勢為負(fù)值表示該點(diǎn)電勢低于零電勢。

電場力做正功、電勢能減少φA>φB

(3)由(1)(2)說明什么？如何判斷兩點(diǎn)電勢的高低？由(1)(2)說明，電場中兩點(diǎn)電勢高低與試探電荷無關(guān)。沿電場線方向電勢逐漸降低。電場力做負(fù)功、電勢能增加φA>φB(1)電場線法：沿著電場線方向電勢逐漸降低。(2)場源電荷法：離場源正電荷越近的點(diǎn)，電勢越高；離場源負(fù)電荷越近的點(diǎn)，電勢越低。電勢高低的判斷方法

電勢與電場強(qiáng)度對比項(xiàng)目電勢φ電場強(qiáng)度E物理意義反映電場能的性質(zhì)反映靜電力的性質(zhì)定義電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量之比電荷在電場中某一點(diǎn)受到的靜電力與它的電荷量之比標(biāo)矢性標(biāo)量矢量聯(lián)系（1）電勢沿著電場強(qiáng)度的方向降低（2）大小之間不存在任何關(guān)系，電勢為零的點(diǎn)，電場強(qiáng)度不一定為零；電勢高的地方，電場強(qiáng)度不一定大；電場強(qiáng)度為零的地方，電勢不一定為零；電場強(qiáng)度大的地方，電勢不一定高。(1)電場強(qiáng)度為零的位置電勢也為零。(

)(2)電場強(qiáng)度大的位置電勢不一定高。(

)(3)電勢降低的方向就是電場線的方向。(

)(4)某電場中，A點(diǎn)的電勢φA＝－3V，B點(diǎn)的電勢φB＝－4V，則φA<φB。(

)×√××如圖所示，在負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，一條電場線上有a、b、c三點(diǎn)，其電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec，電勢分別為φa、φb、φc。則（）A.Ea<Eb<Ec，φa>φb>φc B.Ea＝Eb＝Ec，φa>φb>φc

C.Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc D.Ea＝Eb＝Ec，φa<φb<φcA例題：如圖所示，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為30N/C，A、B、C是電場中同一條電場線上的三個(gè)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)點(diǎn)的距離均為10cm。（1）以C點(diǎn)為零電勢點(diǎn)，求A、B兩點(diǎn)的電勢；（2）A、B、C三點(diǎn)中哪個(gè)點(diǎn)的電勢最高？哪個(gè)點(diǎn)的電勢最低？在地圖中，常用等高線表示地勢的高低在電場的圖示中，常用等勢面表示電勢的高低等勢面勻強(qiáng)電場2V1V0-1VE1.定義：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。2.等勢面的特點(diǎn)(1)在同一等勢面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力不做功(選填“做功”或“不做功”)。(2)等勢面一定跟電場線垂直，即跟電場強(qiáng)度的方向垂直。(3)電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。(4)兩個(gè)不同等勢面不相交。3.常見的典型電場的等勢面對比根據(jù)等勢面的特點(diǎn)試定性畫出正、負(fù)點(diǎn)電荷周圍的電場線和等勢面。(1)點(diǎn)電荷電場中的等勢面(2)等量異種點(diǎn)電荷電場中的等勢面連線的中垂面上的電勢為零(3)等量同種點(diǎn)電荷電場中的等勢面連線上，中點(diǎn)電勢最低，而在中垂線上，中點(diǎn)電勢最高。關(guān)于中點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)，電勢相等。（多選）如圖所示，一帶電粒子在兩個(gè)固定的等量正點(diǎn)電荷的電場中運(yùn)動(dòng)，圖中的實(shí)線為等勢面，虛線ABC為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中B點(diǎn)是兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，A、C位于同一等勢面上。下列說法正確的是（）A.該粒子可能帶正電B.該粒子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度最大C.該粒子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的加速度一定為零D.該粒子在B點(diǎn)的電勢能小于在A點(diǎn)的電勢能CD規(guī)律方法：（1）已知等勢面的情況時(shí)，可作等勢面的垂線來確定電場線，并由“電勢降低”的方向確定電場線方向。（2）已知電場線時(shí)，可作電場線的垂線來確定等勢面，并由“沿電場線方向電勢降低”確定等勢面的電勢高低。（多選）如圖，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中，電場力所做的負(fù)功相等。則（

）A.直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM>φQB.直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM>φNC.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做正功D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做負(fù)功BD等勢面電勢與等勢