电势差、电势、电势能、等势面知识归纳

2023-03-19 09:00:20   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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电势差、电势、电势能、等势面知识归纳

一.电势差UAB的理解

电势差: 电荷在电场中两点间移动时,电场力所做的功跟它的电量的比值,叫这两点间的电势差.

1电势差与电场力做功:类比着在重力场中重力做功与高度间的关系,得出电场力做功与电势差的关系. WAB = qUAB其中UAB =

WABq

是由电场及AB两点位置确定的物理量. 与被移

动的电荷无关,与路径无关,与零电势面选择无关. 2.公式UAB =

WABq

,标量的正负不表示大小,计算时可以把WABq都代入正、负号进行计

算. 也可以WABq只代绝对值求出UAB的绝对值.UAB= -UAB 单位伏(V)1 V= 1 J/C (3)电势差是从能量的角度反映电场性质的物理量.

二.电势φ 电场中某点的电势等于该点与参考点之间的电势差.也等于单位正电荷由该点移到参考点时电场力所做的功.

1.电势具有相对性,必须先确定零电势参考点,才能确定电场某点的电势值. 一般取大地或无穷远的电势为零电势U= 0,电势的大小由电场本身和零电势位置决定. 2.电势是描述电场能的性质的物理量. 3.电势是标量,有“+-”号,正值表示该点的电势高于零,即φA0;负值表示该点的电势小于零,即φA0;电势正负号表示大小比较关系.

当规定U= 0时,正电荷形成的电场中各点的电势均为正值.负电荷形成的电场中各点的电势均为负值.

4.公式:φA=EA/q,单位 (V) 1 V = 1 J/C 5.电势与电势差的关系: UABφAφB

UAB为正值时说明φAφBUAB为负值时说明φAφB

6.电势和电场线方向的关系:沿着电场线方向电势逐渐降低. 7.电势高低变化的判断

①根据移动检验电荷做功判断: 移动正电荷电场力做正功(负功)时, 电势降低(升高) 移动负电荷电场力做正功(负功)时,电势升高(降低)

②根据电场线判断:沿电场线方向电势逐渐降低,逆着电场线方向电势逐渐升高. ③根据场源电荷判断:离场源正电荷越近,电势越高,离场源负电荷越近电势越低.

8.电势的叠加:电势是标量,因此点电荷组成电场中某点的电势,等于各个电点荷分别在该点产生的电势的代数和.

如等量的异种电荷连线的中垂线上各点的电势为零,等量的同种电荷连线上各点以中点的电势最低,中垂线上各点以连线中点的电势最高,且连线和中垂线上关于该点的对称点等电势. 三.电势能E:电荷在静电场中具有由位置所决定的能.

1.电势能是相对的,电势能的值与参考点(零电势能点)的选取有关,电势能零点的选取与电势零点的选取相同. 电势能不能作为描述电场性质的物理量,这是因为电势能的大小、正负都与检验电荷有关.


2.电场力做功的四种计算方法

①定义式计算法:WAB=FsABcosθ= qEdAB 此式仅适用于匀强电场,式中E为电场强度,sABAB两点的距离,dAB为沿场强方向的位移. ②电势变化计算法:WAB = qUAB = q(φA-φB) ③电势能变化计算法:WAB = -Δε=εA-εB

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④动能变化计算法:WAB = ΔEk=mvB2mvA2 (此式只适用于电场力做功情况),其中②

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④式不仅适用于匀强电场,也适用于非匀强电场. 3.判断电势能变化(或比较电势能大小)的方法

①利用εp= qφp来判断:电势能的正负号是表示大小的,在应用时要把qφp的正负号代入分析.

②利用做功正负来判断:不管是正电荷还是负电荷,电场力对正电荷做正功时该电荷的电势能一定减小,反之该电荷的电势能一定增加. (类似于重力做功与重力势能的变化关系.

③用推论判断:正电荷在电势越高的地方电势能越大,负电荷在电势越低的地方电势能越大. aWAB = qUAB = q(φA-φB)普遍适用,利用这个公式时,qU都取绝对值,算出的功也是绝对值,功的正负可以由电荷的正负和移动方向来判断,计算时也可将各量的正负号代入,再根据结果的正负号进行判断.

bW =Eqd 此式只适用于匀强电场,且d为起止两点的连线在电场方向的投影. 4电场力做功与电势能的变化的关系:电场力做正功时,电荷的电势能减小;电场力做负功时,电荷的电势能增加. 电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的减少量,WAB = EA-EB =ΔεAB 5电势能和电势的关系: εp= qφ (φp =

Pq

) 正电荷在电势越高的地方电势能越大,负电荷

在电势越高的地方电势能越小. (正电荷的电势能和电势的关系与物体的重力势能和高度的关系相同,而负电荷则相反.)

四.等势面:电场中电势相等的点集合成的曲面.

1.等势面是为了形象地描述电场能的性质(电场中各点的电势分布)引用的假想的图,它不是电场中实际存在的面或线. 2.等势面的特点

①等势面一定跟电场线垂直.

②在同一等势面上移动电荷电场力不做功.

③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面. ④任意两个等势面都不会相交.

⑤等差等势面越密的地方电场强度越大.

3.几种电场等势面的分布: 匀强电场、点电荷形成的电场、等量异种电荷的电场,等量同种电荷的电场、带电导体周围的电场.


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