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(共29張PPT)
第一章 靜電力與電場強度
2.2 電勢與等勢面
魯科版（2019）高中物理必修第三冊
PART.1
PART.2
PART.2
PART.4
新課導入
新課講解
學習目標
經典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結
新課導入
我們知道，試探電荷的電勢能不僅與電場有關，還與試探電荷的種類和電荷量多少有關。我們曾經用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的一個物理量——電場強度，本節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的另一個物理量——電勢.
學習目標
1.了解電勢的含義，知道其定義式、單位。
2. 理解等勢面的概念，知道電場線一定垂直等勢面。
3. 了解幾種典型電場的等勢面的分布。
重力加速度也可稱“重力場強度”
“電場強度”
問題：比值定義法描述了電場中力的性質，電場中有沒有能的性質？
如果有，該如何描述呢？
重力場
電場
地球附近的重力場跟負電荷的電場相似
重力勢
A
B
A
B
類比推理
—Q
如何探究描述電場能的性質？
重力場
電場
過程 電荷
A到B
A
B
如圖，在場強的勻強電場中，點電荷沿電場線從A移動到B，AB相距d=1m。規定A點的電勢能為零。
（1）電場力做功？電荷在B點具有的電勢能？
（2）若電荷為，電荷在B點的電勢能？
（3）若電荷為，電荷在B點的電勢能？
（4）若電荷為，電荷在B點的電勢能？
與電荷正負及電量均無關，是由電場本身決定的。
—Q
電場
一、電勢
1.定義：電荷在電場中某點的電勢能與它的電荷量的比值，叫作這一點的電勢。
2.公式： = (標量方程，嚴格帶正負號)
3.性質：標量
4.單位：伏特 V (1 V = 1 J/C)
5.相對性：電勢是相對的，與參考點選取有關。
通常選距離場源電荷無窮遠處為零電勢點。在實際問題中，也常常選地球為零電勢點。
沿電場線方向電勢如何變化？
6.電勢 沿電場線方向降低
設B點為零勢能點
A=Eqd/q=Ed
如何比較電場中不同位置電勢的高低？
A
B
E
電荷沿電場線由A點運動到B點
正電荷 負電荷
電場力做功
電勢能變化
電勢變化
結論：沿電場線方向電勢逐漸降低。
比較電勢的高低常用方法一
正功
負功
減少
增加
降低
降低
如何比較電場中不同位置電勢的高低？
比較電勢的高低常用方法二
根據電勢計算公式:
說明：由公式進行計算，q、EP帶正負號計算
可得：正電荷在電勢能大的地方電勢高，
負電荷在電勢能大的地方電勢低
如何比較電場中不同位置電勢的高低？
比較電勢的高低常用方法三
根據離場源電荷的遠近來比較
離正電荷越近的地方電勢越高、
離負電荷越近的地方電勢越低
取無窮遠處的電勢為零
正點電荷電場中各點的電勢大于零
負點電荷電場中各點的電勢小于零
二、等勢面
等勢線：電場中電勢相等的各點構成的線。
等勢面：電場中電勢相等的各點構成的面。
(1)勻強電場的等勢面：
垂直于電場線的一組平面
E
(2)點電荷的等勢面：
不等間距的同心球面
類比地圖中的等高線：
(3)等量異號電荷的等勢面
類比地圖中的等高線：
(4)等量同號電荷的等勢面
2.同一等勢面上任意兩點間的電勢差為零。
3.沿同一等勢面移動電荷時，電場力不做功。
4.電場線跟等勢面垂直。
5.電場線由高電勢的等勢面指向低電勢的等勢面。
6.等勢面密集的地方場強大，稀疏的地方場強小。
1.等勢面：在電場中，電勢相同的各點構成的面叫作等勢面。
等勢面的特點：
1、等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功；
2、電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交；
典例分析
(1)沿一條電場線方向上的各點,電勢不可能相同。 ( )
(2)電場中某點的電勢與Ep成正比,與q成反比。 ( )
(3)電勢與電場強度無任何關系。 ( )
(4)電荷在等勢面上移動時不受電場力作用,所以不做功。 ( )
(5)等勢面上各點電勢、場強均相同。 ( )
(6)電場線與等勢面垂直。 ( )
×
√
×
×
√
√
典例分析
1.(多選)下列關于電勢高低的判斷,正確的是 (　　)
A.負電荷從A點移到B點時,外力做正功,A點的電勢一定較高
B.負電荷從A點移到B點時,電勢能增加,A點的電勢一定較低
C.正電荷從A點移到B點時,其電勢能增加,A點電勢一定較低
D.正電荷只在電場力作用下從靜止開始,由A點移到B點,A點的電勢一定較高
典例分析
【解析】選C、D。根據電場力做功和電勢能變化的關系,不管是對正電荷做功還是對負電荷做功,只要電場力做正功電勢能就減少,只要電場力做負功電勢能就增加。但是正、負電荷在電勢高低不同的位置具有的電勢能不同,正電荷在電勢高處具有的電勢能多,負電荷在電勢低處具有的電勢能多。所以選項C、D正確。
典例分析
2.(多選)如圖所示,電場中有A、B兩點,則下列說法中正確的是 (　　)
A.電勢φA>φB,場強EA>EB
B.電勢φA>φB,場強EAC.將+q從A點移到B點,電場力做了正功
D.將-q分別放在A、B兩點時具有電勢能EpA>EpB
典例分析
【解析】選B、C。
B處電場線較密,故場強EAφB,A錯,B正確;對正電荷,由于φA>φB,故EpA>EpB,從A到B,電勢能減小,電場力做正功,C正確;對負電荷,φA>φB,EpA課堂練習
1.如圖所示的電場中有A、B兩點，下列判斷正確的是(　　)
A.電勢關系為φA>φB，電場強度大小關系為EA>EB
B.電勢關系為φA<φB，電場強度大小關系為EAC.將電荷量為q的正電荷從A點移到B點，電場力做負功，電勢能增大
D.將電荷量為q的負電荷分別放在A、B兩點，電荷具有的電勢能關系為EpA課堂練習
解析　由題圖可知，B點的電場線密，A點的電場線疏，因此B點的電場強度大，即EAEpA，故D正確。
答案　D
課堂練習
2.下列關于等勢面的說法正確的是(　　)
A.電荷在等勢面上移動時，由于不受電場力作用，所以說電場力不做功
B.在同一個等勢面上各點的場強大小相等
C.兩個不等電勢的等勢面可能相交
D.若相鄰兩等勢面的電勢差相等，則等勢面的疏密程度能反映場強的大小
課堂練習
解析　等勢面由電勢相等的點組成，等勢面處的電場線跟等勢面垂直，因此電荷在等勢面上移動時，電場力不做功，但并不是不受電場力的作用，A錯誤；等勢面上各點場強大小不一定相等，不等電勢的等勢面不可能相交，B、C錯誤；等差等勢面的疏密反映場強的大小，D正確。
答案　D
課堂練習
3.把q1 = 4×10-9 C的試探電荷放在電場中的A點，q1具有電勢能6×10-8 J；求：
(1)A點的電勢？
(2)若把電荷q2 = - 2×10-10 C的試探電荷放在電場中的A點，q2具有電勢能多少焦耳？
解: A= Ep /q1 = 6 ×10-8 J/4×10-9 C = 15 V
EpA = A q2 = 15×（-2×10-10 ）J = - 3 ×10-9 J
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