电势和电势差的理解

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所属分类:高二物理

描述电场的性质除了可以用电场强度、电场线表示外,还可以用电势和电势差表示。这两个概念是高中物理静电场相对抽象的概念,学习起来不易理解。下面无忧物理学习网就电势和电势差概念做详细介绍。

电势和电势差的理解

电势的理解

将电荷放入电场中,该电荷具有的能量称为电势能。电荷放在电场中某点的电势能由电场和该电荷决定,电荷电量越大,该点的电势能越大。但该点电势能和电荷的电量比值却不变,即EP/q比值不变。这个比值由电场本身决定,我们称之为电势。

1、电势概念

所谓电势,即电荷在电场中某点电势能与该电荷的电量的比值。在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能。

2、电势公式

电势和电势差的理解

使用该公式里需要注意:

1)计算时需要将Epq"正、负"代公式;

2)电势是标量,有"正、负",这里的"正、负"表示大小意思。如果φA=-3VφB=-5V,则有:φA>φB

3、电势单位:伏特(V),1V=1J/s

4、电势和电场强度的区别

电势和电势差的理解

5、电势与电势能的区别

电势和电势差的理解

电势差的概念

1、电势差概念

所谓电势差就是电场中两点电势之差。

2、电势差公式

Uab=φa-φb

Uba=φb-φa

则有:

Uab=Uba

3、电势差与电场力做功关系:

电势和电势差的理解

关于该公式使用注意事项:

1Uab对应ab两点电势差,Wab必须对应电荷从a点到b点电场力的功,计算时WU下标要对应;

2)计算时,需要将Wq的正负代公式;

3)电势差与电势一样,都是由电场本身决定。不能说与W成正比,与q成反比关系。

4)电势差是标量,有"正、负",这里的"正、负"表示大小。

4、电势和电势差区别和联系

电势和电势差的理解

经典例题

1、在点电荷Q形成的电场中有一点A,当一个-q的试探电荷从无限远处被移到A点时,电场力做的功为W,则试探电荷在A点的电势能及A点的电势分别为( )

电势和电势差的理解

答案:A

解析:由于负试探电荷从无穷远处移到A点,电场力做正功,说明该场源电荷Q是正电荷形成的电场。电场力做正功W,电势能必然减少W。由电势能和电场力做功关系:W=E-EpA,而无穷远处:E=0,则:EpA=-W

由于W=-qU=-qφ-φA),而φ=0,则有:φA=W/q,故A正确。

特别注意,代W=qU=公式时要将Wq的正负代公式。

2、在电场线上有ABC三点,设C点接地,将1C的正电荷由A移到C点,电场力做功为5J;再将该电荷由B移到C点,电场力做功为-5JAB两点的电势 φA=______φB=______

答案:5V-5V

解析:AC过程,WAC=5Jq=1CC点接地,φC=0,则有:

电势和电势差的理解

BC过程,WBC=-5Jq=1C,则有:

电势和电势差的理解

3、在负的点电荷的电场中,以下有关电场强度E和电势φ的说法,正确的是(  

A.场强E大的地方,电势φ一定比场强小的地方高

B.场强E大的地方,电势φ一定比场强小的地方低

C.若选无限远处电势为零,所以各点电势φ均为正值,距此负电荷越远处电势φ越高

D.若选无限远处电势为零,所以各点电势φ均为负值,距此负电荷越远处电势φ越高

答案:BD

解析:由于场源电荷是负点电荷,则电场线是"收聚"状,画出其电场线分布图:

电势和电势差的理解

显然,沿电场线方向,电势在降低,E越大,A错误,B正确;由于选无穷远处电势为0,则无穷远处电势最大,沿电场线方向的电势在降低,必然为负值,离点电荷越远处电势越高,C错,D正确。

4、如图所示的电场中有AB两点,下列判断正确的是(         

电势和电势差的理解

A.电势φA>φB,场强EA>EB

B.电势φA>φB,场强EA<EB

C.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点,电场力做正功,电势能减少

D.将电荷量为q的负电荷分别放在AB两点,电荷具有电势能EA>EB

答案:BC

解析:沿电场线方向,电势降低,电场线越密,场强越大,显然A错误,B正确;

+qA移到B点,电场力做功WAB=qUAB=q(φA-φB)q>0φA>φB,显然WAB>0,做正功,电势能减少,C正确。

如果将-q,放在AB两点,可以设想将它从A移到B点,有:WAB=-qUAB=-q(φA-φB)q<0φA>φB,显然WAB<0,做负功,电势能增加,即EA<EB,故D错误。

更多关于电势和电势差巩固训练,可以参考:《电势和电势差》同步训练

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