第五节 电势差 电势

电势差、电势教学设计示例

一、复习引入

　　教师讲解（出示图片）：

　　电场对放入其中的电荷有力的作用，对导体内部电荷同样有力的作用，此力可以做功，所以电场也有能的性质．下面我们从能量角度研究电场性质．

　　首先，我们先复习一下有关功的知识以及重力做功和重力势能的关系（如图）

　　同样，我们还研究过其它力做功，如分子力做功使得分子势能发生变化，弹簧的弹力做功引起弹性势能的变化，那么电场力做功的情形又是怎样的呢？我们又是怎样来研究呢？

二、新授课

　　1、电势差

　　　

　　教师出示上图：在某一点电荷＋Q形成的电场中，将同一电荷放入电场的不同位置A、B两点，所受到的电场力是不同的，这是因为A、B两点的电场强度是不同的．为了研究问题的方便，我们以匀强电场为例，匀强电场中，电荷从A点移动到B点，电场力的大小 为恒力，则电场力做功大小为：           ( 为Eq与S之间的夹角)

　　在这里： 是一个与电荷本身无关的量，

　　类似如重力做功 也是与物体本身无关的物理量，只与重力场本身性质有关．

　　因此我们将 这一比值叫做A、B两点间的电势差，用 来表示电势差，单位伏特，简称伏，符号是V．电势差又叫电压．

         （1V＝1J/C）



　　电荷在场强为E的匀强场中，令电荷q由一点A移至另一点B时（如图）电场力所做的功 ，同样点电荷由A沿着某一曲线移至另一点C（AC在场强E的投影与AB相等）时电场力所做的功 ， 与 相等（具体证明可以类比重力做功，采用无限分割法进行证明），也就是说电场力做功与路径无关，仅与电荷运动的起末位置有关．此结论不仅适用于匀强电场而且适用于任何电场（在高中阶段不做具体证明）．

　　　　          

　　这样电场力所做的功可以是正值或负值，所以两点间的电势差也可以是正值或负值．

教师总结：

　　2、电势

　　教师提出问题：物体在重力作用下移动的高度差越大，重力势能的变化也越大．高度差即高度的差值，电势差也就是电势的差值，那么如何定义电场中各点的电势？

　　分析： ，若将B点的电势定义为零电势点，则A点的电势等于单位正电荷由A点移动到B点——零电势点（参考点）时所做的功．

　　教师强调：电势通常用 来表示．电场中某一点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功．

　　电势差与零点电势的选取无关，但电势是相对零点电势而言的，与零点电势的选取有关．

　　分析书中图14－24：

　　提出问题：在电场中沿着场强方向移动电荷，电场力做功，电势将如何变化？

　　分析：沿着电场线的方向将单位正电荷由A点移动到B点，电场力做正功，电势差大于零 ，即 ， ．

　　总结：沿着电场线的方向，电势越来越低．

　　3、电势能

　　物体在重力场中具有重力势能，而电荷在电场中也具有能——电势能．

　　重力做功使物体重力势能减少，重力做多少功，重力势能就减少多少，减少的重力势能转化为动能或其它形式的能，那么电场力做功与电势能的变化有什么关系呢？

　　类似的：

　　（1）电场力做功使电荷的电势能减少；

　　（2）电场力做多少功，电势能就减少多少；

　　（3）减少的电势能转化为电荷的动能或其它形式的能．

　　教师指导学生阅读104页例题2归纳总结判断做功为正或负的方法．

　　方法（1）可以在计算时将q、U的正负关系直接代入；

　　方法（2）在代入数值时以绝对值代入，再判断电场力做功的正负．

　　4、总结：

　　（1）电场中两点间电势差，类同重力场中两点的高度差．

　　电势差：         （1V＝1J/C）

　　U与W、q无关

　　（2）设定零电势点，由电势差定义各个点的电势：电场中某一点的电势 ，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零点电势）时电场力所做的功．

　　注意：电势的大小与参考点的选取无关；

　　电势差的大小与参考点的选取无关．

　　（3） ，沿着电场线的方向，电势越来越低．

　　（4）电势能是电荷在电场中具有的能：

　　电场力做功，电势能减少；做多少功，电势能就减少多少．