3.电场与闭合电路
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第一节常见的电路元器件第二节闭合电路的欧姆定律一、识别几种常见元器件1。
电阻器:(1)分为阻值固定的电阻器和阻值可变的电阻器。
(2)在电路图中,用字母“R”及符号“”表示。
2.电感器:(1)由绝缘导线绕成,通过电磁感应能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中.(2)在电路图中用字母“L”及符号“"或“”表示. 3。
二极管:(1)在电路中,只允许电流由单一方向通过,反向时阻断。
(2)在电路图中,用字母“D”及符号“"表示,箭头表示正向电流的方向。
二、电动势市面上有形形色色的电池,它们产生电能的“本领”一样吗?如何比较不同电池发电“本领"的高低呢?提示:不一样。
通过比较电动势判断产生电能“本领”的高低。
1。
闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。
用电器和导线组成外电路,电源内部是内电路。
2.非静电力的作用:在电源内部,非静电力把正电荷从负极搬运到正极,在该过程中非静电力做功,使电荷的电势能增加,将其他形式的能量转化为电势能。
3。
电动势:(1)定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值.(2)公式:E=(3)单位:伏特,简称:伏,符号:V。
(4)物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。
(5)影响电动势大小的因素有:①①非静电力的性质②电源的体积③外电路结构④电源的新旧程度提醒:电动势的单位与电压的单位相同,但是两者是截然不同的两个概念。
三、闭合电路欧姆定律1.内阻:通常在电源内部也存在电阻,内电路中的电阻叫作内阻。
2。
闭合电路的电势:(1)在外电路中沿电流方向电势降低(选填“升高”或“降低”)。
(2)在内电路中沿电流方向电势升高(选填“升高”或“降低”)。
3.闭合电路欧姆定律:(1)内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)表达式:I=.(3)适用条件:外电路为纯电阻电路。
闭合电路的欧姆定律教学设计电源、用电器连成闭合电路,那么电路中的电流大小与哪些因素有关?为什么多接几个小灯泡之后,会比之前要暗呢?今天我们就学习这方面的知识学生观察图片并思考为什么多接几个小灯泡之后,会比之前要暗呢?引起学生学习的兴趣讲授新课一、认识闭合电路闭合电路1.闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。
2.外电路:用电器和导线组成的电路是外电路。
3.内电路:电源内部是内电路。
二、电动势思考:你能说出闭合电路中外电路和内电路中电流的方向吗?在外电路中,电流方向由正极流向负极;在内电路中,电流方向为负极流向正极。
观察“闭合电路”图片,说出闭合电路、内电路和外电路学生思考回答锻炼学生的观察能力和语言表达能力温故而知新为下面的问题做铺垫在金属导体中,能够自由移动的电荷是自由电子。
但电流的方向为正电荷移动的方向,下面按正电荷的移动进行讨论。
思考与讨论1:在外电路中,正电荷由电源正极流向负极。
如果电路中只存在静电力的作用,会发生什么情况?参考答案:电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和,电路中不能维持稳定的电流。
思考与讨论2:为什么电源能让外电路中能维持稳定的电流?这是因为电源能把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极。
所以能让外电路中能维持稳定的电流。
思考与讨论3:电源的这种能力是怎么来的呢?在电源内部,存在着由正极指向负极的电场。
在这个电场中,静电力阻碍正电荷向正极移动。
因此,在电源内部要使正电荷向正极移动,就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷,我们把这种力叫作非静电力。
即电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中,非静电力做功,电荷的电势能增加。
1.从能量转化的角度看,电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
学生阅读课文并回答问题锻炼学生的自主学习的能力和理解问题解决问题的能力在化学电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势能;在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电势能思考与讨论:想一想,不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗?参考答案:不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领一般不同,电动势就是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量。
2020-2021学年高二物理粤教版选修3-1教师用书:第2章第3节研究闭合电路含解析第三节研究闭合电路[学习目标]1。
[物理观念]理解电动势的概念.(难点)2.[物理观念]理解闭合电路的欧姆定律,掌握其内容及公式.(重点)3.[科学思维]掌握路端电压与负载的关系.(重点)4。
[科学探究]会使用电压表和电流表测电源的电动势和内阻.(重点)一、闭合电路及电动势1.闭合电路的组成(1)电路错误!(2)电阻错误!2.电动势:数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压,它反映了电源本身的一种性质.二、闭合电路的欧姆定律1.电压错误!2.电势错误!3.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.(2)公式:I=错误!.(3)电动势与内、外电压的关系:E=U外+U内.三、路端电压跟负载的关系1.路端电压与电流的关系(1)公式:U=E-Ir.(2)图象(U-I图象如图所示)2.路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时,电流I减小,外电压U增大,当R增大到无穷大(断路)时,I=0,U=E.(2)外电阻R减小时,电流I增大,外电压U减小,当R减小到零(短路)时,I=错误!,U=0.1.正误判断(1)根据I=错误!得E=I(R+r),由此可知,电动势与电流成正比.(×)(2)闭合电路欧姆定律I=错误!适用于纯电阻电路,而E=U外+U内适用于任何电路.(√)(3)闭合电路中U。
I图象与纵轴的交点的值就是电动势的值,图象斜率的绝对值就是电源内阻.(√) (4)闭合电路中U.I图象与横轴的交点为短路电流,此时路端电压为电源的电动势.(×)(5)外电路电阻增大时,电流减小,但路端电压增大.(√)2.(多选)若用E表示电源电动势,U表示外电压,U′表示内电压,R表示外电路的总电阻,r表示内电阻,I表示电流,则下列各式中正确的是()A.U=2U′B.U′=E-UC.U=E+Ir D.U=错误!·EBD[由闭合电路欧姆定律可知,E=U+U′=Ir+IR.U=IR,可推得:U′=E-U,U=错误!·R.故B、D正确,A、C错误.] 3.有两个相同的电阻R,串联起来接在电动势为E的电源上,通过每个电阻的电流为I,若将这两个电阻并联起来,仍接在该电源上,此时通过一个电阻R的电流为错误!,则该电源的内阻是()A.R B.错误!C.4R D.错误!C[由闭合电路欧姆定律得,两电阻串联时I=错误!,两电阻并联时错误!I=错误!·错误!,解得r=4R,故选C.]对电动势的理解1.对电动势的理解电动势的大小由电源自身的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关.不同电源的电动势一般不同.2.电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势n个完全相同的电池串联时,总电动势:E=nE,总内阻:r总=总nr。
《闭合电路欧姆定律》教案一、教学目标:1.明白电源内阻及其电动势概念,把握闭合电路欧姆定律及其应用2.明白路端电压与负载的关系3.能判定电源断路和短路两种情形下的路端电压二、教学重难点:电动势概念的明白得,闭合电路欧姆定律的明白得和应用三、教学过程:1.复习焦耳定律,明白灯泡通电发热的缘故。
问题1:手机在使用过程中,或给手机电池充电,电池什么缘故会发热?提出电源内电阻概念,并给出内电路,外电路,闭合电路概念。
问题2:右图a中是一个闭合电路,在外电路中,沿电流方向,外电路电压减低,在内电路中,沿电流方向,内电路电压是升高依旧降低?问题3:假如电源是一节电压1.5V电池,灯泡电阻R=5Ω,电池内阻r=1Ω,灯泡两端电压是多少?提示学生将a 图等效为b 图,进行分析。
2.引入新课:1)提出电动势概念,路端电压概念。
引导学生分析:a)电池正负极之间,电源的内阻中也有电流,沿电流方向电势降低。
b)化学电池电动势形成缘故(化学作用把正电荷从电势低处移到电势高处,化学能转化为电能),说明电池电动势是由电池本身决定的与外电路无关。
2)闭合电路欧姆定律的推导问题4: 电路中电池化学能转化为的电能有多少?类比电场力移动电荷做功,引导学生得出电池化学反应在t时刻移动电荷做功:W=Eq=EIt问题5:电路中电能转化什么缘故能?是多少?引导学生利用焦耳定律得出Q= I2Rt+ I2rt由能量守恒定律:EIt =I2Rt+ I2rt即E =IR+ Ir=U外+U内或I=E/(R +r)得出闭合电路欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
3)路端电压与负载的关系讨论:依照闭合电路欧姆定律,当负载(外电阻)增加时,电路中电流如何变化?路端电压如何变化?结论:当外电阻增大时,路端电压增大;当外电阻减小时,端电压减小。
播放视频验证讨论结果。
依照上面结论摸索:在闭合电路中,当外电阻等于零时,会发生什么现象?现在路端电压是多少?当电路断开时,现在路端电压是多少?3.课堂练习:1.关于电动势及闭合电路欧姆定律,下列说法正确的是( )A.电源电动势越大,电源所能提供的电能就越多B.电源电动势等于路端电压C.外电路的电阻越大,路端电压就越大D.路端电压增大时,电源的输出功率可能减小2.太阳能电池由许多片电池板组成.某电池板开路电压是800 mV,短路电流为40 mA,若将该电池板与阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是( )A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V3.如右图所示电路中,电源电动势E=9 V、内阻r=3 Ω,R=15 Ω,下列说法中正确的是( )A.当S断开时,UAC=9 VB.当S闭合时,UAC=9 VC.当S闭合时,UAB=7.5 V,UBC=0D.当S断开时,UAB=0,UBC=04.在下图的闭合电路中,当滑片P向右移动时,两电表读数的变化是( )A.变大,变大B.变小,变大C.变大,变小D.变小,变小。
2.闭合电路的欧姆定律课程标准1.理解闭合电路欧姆定律。
2.会测量电源电动势和内阻。
3.探究电源两端电压与电流关系。
素养目标1.知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念。
(物理观念) 2.理解闭合电路欧姆定律,知道电流流过电源内部和外部时的能量关系,会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系,能进行相关的分析和计算。
(科学思维)一、电动势1.闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。
用电器和导线组成外电路,电源内部是内电路。
2.非静电力的作用:在电源内部,非静电力把正电荷从负极搬运到正极,在该过程中非静电力做功,使电荷的电势能增加,将其他形式的能量转化为电势能。
3.电动势:(1)定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W 与被移送电荷q 的比值。
(2)公式:E =Wq 。
(3)单位:伏特。
简称:伏,符号:V 。
【生活链接1】不同型号的电池如图所示,能否依据电池体积的大小判断电池电动势的大小?为什么?提示:不能,因为电动势由电源中非静电力的特性决定,对于常用的干电池来说,电动势跟电池的体积无关。
二、闭合电路的欧姆定律1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
2.公式:I=ER r;适用范围:纯电阻电路。
3.常用的变形公式:E=U外+U内或U外=E-Ir;适用范围:任何闭合电路。
【生活链接2】手电筒中的电池用久了,虽然电动势没减少多少,但小灯泡却不怎么亮了。
请思考小灯泡变暗的原因。
提示:电池用久了,内阻变大,根据闭合电路的欧姆定律知总电流变小,因此小灯泡不怎么亮了。
三、路端电压与负载的关系1.路端电压与外电阻的关系:U外=E-U内=E-ER+rr。
结论:(1)R增大→U外增大;(2)外电路断路时U外=E;(3)外电路短路时U外=0。
2.路端电压与电流的关系:(1)公式:U外=E-Ir。
(2)图像(U-I图像):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E,斜率的绝对值表示电源内阻r。
电场知识点总结电场是电荷所创建的一种物理现象。
它是围绕电荷存在的一种物理场,对电荷之间的相互作用产生影响。
电场是电磁场的一个重要组成部分,它在电磁学中具有重要的理论和实际应用价值。
以下是电场的一些基本知识点总结。
1. 电场概念和性质:电场是指空间中存在的电场力对单位正电荷的施加,可以用于描述电荷在特定位置所受到的力。
电场具有矢量性质,其方向由正电荷受到的力所决定,单位是牛顿/库仑。
电场受电荷量、距离和介质性质的影响。
2. 电场的计算:根据库伦定律,可以计算一对点电荷之间的电场:E = k * q / r²,其中E表示电场强度,k是库仑常数(9 *10^9 Nm²/C²),q是电荷量,r是距离。
3. 电场线和电场图:电场线是用于表示电场分布的线条,它的方向与电场力的方向相同。
电场线从正电荷出发,指向负电荷。
电场图可以用于表示电场线的分布情况。
4. 电势能和电势:电势能是指带电粒子所具有的能量,可以通过电势差来计算:∆U = q * ∆V,其中∆U是电势能的改变量,q是电荷量,∆V是电势差。
电势是描述单位正电荷所具有的电势能的量,单位是伏特(V)。
5. 电势能与电势的关系:电势能可以通过电势差来计算,即 U = q * V,其中U是电势能,q是电荷量,V是电势。
根据电势能和电场力之间的关系,可以得出电场力与电势之间的关系:F = q * E。
6. 电势的计算:可以利用电势差的定义和计算公式来计算电势。
对于一对点电荷之间的电势差计算公式为:V = k * q / r,其中V表示电势差,k是库伦常数,q是电荷量,r是距离。
7. 均匀电场和非均匀电场:均匀电场表示在空间中场强大小和方向都相同的电场。
非均匀电场表示在空间中场强大小和方向都不相同的电场。
在均匀电场中,电势是线性变化的;而在非均匀电场中,电势是非线性变化的。
8. 电场强度和电势的关系:电场强度是电场力对单位正电荷的施加,而电势是描述单位正电荷所具有的电势能。
高考必考知识点电学高考必考知识点 - 电学电学是物理学的一个重要分支,它研究电荷、电场、电流等与电相关的现象和规律。
在高考中,电学是必考的知识点之一。
本文将从电荷、电场、电流等方面介绍高考必考的电学知识点。
一、电荷电荷是物体带有的一种基本性质,分为正电荷和负电荷。
电荷之间有吸引和排斥的作用,正电荷和负电荷相互吸引,同性电荷相互排斥。
在电荷的概念基础上,高考中常考的电学知识点有:1. 电荷守恒定律:一个孤立系统中,总电荷量守恒。
即电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体传递到另一个物体。
2. 库仑定律:描述了两个电荷之间的电力作用。
库仑定律的公式为F=K*q1*q2/r^2,其中F为电力,K为库仑常量,q1和q2为电荷量,r为两个电荷之间的距离。
二、电场电场是由电荷产生的一种物理场。
任何一个电荷都在其周围形成一个电场,其他电荷在这个电场中会受到电力作用。
高考中常考的电场相关知识点有:1. 电场强度:电场强度E定义为单位正电荷所受的力。
电场强度的公式为E=F/q,其中F为电荷所受的力,q为电荷量。
2. 静电场:当电场中的电荷静止不动时,称为静电场。
静电场中的电力作用服从叠加定律,即多个电荷共同作用在一个电荷上时,各自产生的电场强度按照矢量相加的原则。
三、电流电流是电荷在导体中的流动,是电荷数量随时间的变化。
电流的单位是安培(A)。
高考中关于电流常考的知识点有:1. 电流强度:电流强度I定义为单位时间内通过横截面的电荷量。
电流强度的公式为I=ΔQ/Δt,其中ΔQ为通过横截面的电荷量,Δt为通过这段时间。
2. 安培定律:安培定律规定,闭合电路中,电流的大小与电压成正比,与电阻成反比。
安培定律的公式为I=U/R,其中I为电流强度,U 为电压,R为电阻。
除了电荷、电场和电流,高考中的电学知识还包括电阻、电功率、电能等内容。
这些知识点之间有着紧密的联系和相互影响。
通过深入学习和理解电学知识,并进行实际问题的应用,可以更好地备战高考并提高成绩。
电场与电路知识点总结电场与电路是物理学中重要的概念,涉及到电荷、电压、电流、电阻等概念,对于理解电子技术和应用电子设备有着重要的意义。
本文将对电场与电路的相关知识点进行总结,旨在加深读者对这一领域的理解。
电场电场是指由电荷产生的力场。
当电荷存在时,它会产生一个相应的电场,这个电场会对周围的其它电荷产生作用力。
在数学上,电场可以通过电场强度来描述,它的方向是电荷受力的方向,大小与电荷和距离的关系有关。
电场强度E:电场强度是指单位正电荷在电场中所受的力。
它的方向和大小决定于电场中的电荷分布情况。
对于由点电荷产生的电场,电场强度大小与距离的平方成反比,方向由源点指向场点。
电场强度E可以通过库仑定律来计算:E = k * (|q1| * |q2|) / r^2其中,k为库仑常量,q1和q2为电荷大小,r为电荷之间的距离。
电势差V:电势差是指单位电荷在电场中移动时所具有的电势能变化。
它是电场强度的积分,可以通过电位移的定义进行计算:V = -∫E•dl电势差可以通过电场强度和位置之间关系的积分来计算,单位是伏特。
电场线:电场线是用来表示电场分布情况的图形。
它的方向和强度由电场强度决定,通常沿着电场强度的方向画出,相邻的电场线之间的距离代表了电场强度的大小。
电场中的运动学:在电场中,电荷受到电场力的作用,会产生运动。
电场力会改变电荷的速度和加速度,这些运动学的问题可以通过牛顿的第二定律和库仑定律来解决。
电路电路是指由导体、电阻、电源等元件组成的闭合路径。
它是电子学和电工学中的核心概念,用于控制电流、调整电压和进行信号传输等应用。
电路可以分为串联电路、并联电路、混合电路等不同的类型。
串联电路:串联电路是指电流只有一条路径流过所有电阻的电路。
在串联电路中,电压会分别降落在每一个电阻上,电流在各个电阻上的大小相同。
并联电路:并联电路是指有多条不同的路径供电流通过的电路。
在并联电路中,电压在各个支路上是相同的,而电流会根据电阻大小而分别流动。
高中物理电学公式大全电学公式在高中物理知识中所占比重较大,是高中学生学习的重点内容。
下面店铺给大家带来高中物理电学公式,希望对你有帮助。
高中物理电场公式1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109Nm2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}10.电势能的变化ΔE AB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-QuAb (电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ε:介电常数)14.带电粒子在电场中的加速(V0=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度V0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平抛运动;垂直电场方向:匀速直线运动L=V0t,平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m高中物理恒定电流公式1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U 外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)};5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)};6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)};7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R;8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R 成反比)电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+10.欧姆表测电阻:(1)电路组成 (2)测量原理两表笔短接后,调节R0使电表指针满偏,得Ig=E/(r+Rg+R0);接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix=E/(r+Rg+R0+Rx)=E/(R中+Rx);由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
电势与电势能一、电场力的功1、特点:电场力做功与路径无关,只与初末位置有关。
2、计算方法(1)由公式W=qE·d (d 为电荷初末位置在电场方向上的位移)(2)由公式AB AB W qU =(AB U 为电荷初末位置A →B 间电势差,注意下标的使用)(3)由电场力做功和电势能的变化的关系:(.AB PA PB PA PB W E E E E =-分别是电荷电场中A 、B 两点的电势能)(4)由动能定理:K E W W ∆=+其他力电场力二、电势能1.电势能:电荷在电场中由其相对位置决定的能(类似重力势能)2.电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到零电势能点(通常选大地或无限远处)过程中电场力做的功。
E PA =W A →∞电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加;电场力不做功,电势能不变。
3.比较电势能的大小 (1)场电荷判断法①离场正电荷越近,检验正电荷的电势能越大;检验负电荷的电势能越小. ②离场负电荷越近,检验正电荷的电势能越小;检验负电荷的电势能越大. (2)电场线法①正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大. ②负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小. (3)做功判断法无论正、负电荷,电场力做正功,电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方,反之,如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方. 三、电势 1.定义:qE PAA =ϕ EPA 为试探电荷在该点A的电势能,q 为电荷量,可以带符号运算。
2.单位:伏特V ,1V=1J/C 3.电势是标量,有正负,但没有方向。
规定大地或无限远电势为零。
4.物理意义:描述电场能的特性,由场源电荷量和相对位置来决定,与是否放试探电荷无关。
5.电势高低判断的三种方法 (1)根据公式计算:qE PAA =ϕ,带符号代入运算。
(2)沿着电场线的方向电势是降低的,逆着电场线方向电势是升高的。
(3)将WAB 和q 带符号代入,根据U AB 的正负判断A、B两点电势的高低,U AB =A -B 。
若U AB >0,则A >B ;若U AB =0,则A =B ;若U AB <0则A <B 。
四、等势面1、定义:电场中电势相等的点构成的面叫等势面。
2、等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直,且从高等势面指向低等势面。
(2)电场线越密的地方,等势面也越密集。
(3)沿等势面移动电荷,电场力不做功,沿电场线移动电荷,正电荷电场力做正功,负电荷电场力做负功。
(4)电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具(5)实际中测量等电势点较容易,所以往往通过描绘等势线来确定电场线。
五、电势差1.定义:AB A B U ϕϕ=-,与零电势点的选取无关。
BA AB U U -=2.与电场力做功的关系:AB AB W qU =(任何电场成立,可带符号运算)3. 在匀强电场中电势差与电场强度的关系: (1)电场强度等于沿电场线单位距离上的电势差(2)公式E=U/d ,U 是指两点间的电势差,d 是指这两点间沿电场线方向的距离,或者相邻等势面间的 距离,因此电场强度是电势降落最快的方向。
(3)U=Ed 只适用匀强电场的计算,对非匀强场可以用来定性分析,如非匀强电场中各相邻的等势面的电势差一定时,E 越大处,d 越小,即等势面而越密集。
(4)匀强电场中相互平行的方向上相等的距离上电势降落相等。
练习(一)1.一个电容器,带了电量Q 后,两极板电势差为U ,若它带的电量减少Q/2,则 ( ) A .电容为原来的1/2,两极板电压不变 B .电容为原来2倍,两极板电压不变 C .电容不变,两极板电压是原来的1/2 D .电容不变,两极板电压是原来的2倍 2.下列说法正确的有 ( ) A .把两个同种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加 B .把两个同种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定增加 C .把两个异种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加 D .把两个异种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定减小 3.关于电场线和等势面,正确的说法是 ( ) A .电场中电势越高的地方,等势面越密 B .电场中场强越大的地方,电场线越密 C .没有电场线的地方,场强为零 D .电场线和等势面一定垂直4.某带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B 点,电场线、粒子在A 点的初速度及运动轨迹如图所示,可以判定 ( ) A .粒子在A 点的加速度大于它在B 点的加速度 B .粒子在A 点的动能小于它在B 点的动能 C .粒子在A 点的电势能小于它在B 点的电势能D .A 点的电势高于B 点的电势5.如图所示,Q 是带正电的点电荷,P 1和P 2为其电场中的两点,若E 1、E 2为P 1、P 2两点的电场强度的大小,φ1、φ2为P 1、P 2两点的电势,则 ( )A .E 1>E 2,φ1>φ2B .E 1>E 2,φ1<φ 2C .E 1<E 2,φ1>φ2D .E 1<E 2,φ1<φ2 6.如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两等势线的电势差相等,一个正电荷在等势线φ3上时具有动能20J ,它运动到等势线φ1上时,速度恰好为零,令φ2=0,那么该电荷的电势能为4J 时,其动能为 ( ) A .16J B .10J C .6J D .4J7.在图中,A 、B 两个等量正电荷位置固定,一个电子(重力忽略)沿A 、B 中垂线自无穷远处向A 、B 连线的中点O 飞来,则电子在此过程中 ( ) A .加速度不断增大,电势能减小 B .加速度先增加后减小,电势能减小 C .加速度不断减小,速度不断增大 D .加速度先减小后增大,速度不断增大8.图中实线表示电场中的三个等势面,各等势面的电势值如图中所示。
把一个负电荷沿A →B →C 移动,电荷在这三点所受的电场力为F A 、F B 、F C ,电场力在AB 段和BC 段做的功为W AB 和W BC ,那么( )A.FA=F B=F C,W AB=WBC B.F A<F B<F C,W AB>WBCC.F A>F B>F C,W AB<WBC D.F A>F B>F C,W AB=WBC9.一个带正电的质点,电量q=2.0×10-9C,在静电场中,由a点移到b点,在这过程中,除电场力外,其他力做的功为6.0×10-5J,质点的动能增加了8.0×10-5J,求a、b两点间的电势差U ab为多少?10.如图所示,竖直实线为电场线,质量为m,电量为-q的质点P从电场边缘A射入电场,并沿直线AB从B飞出,AB直线与电场线夹角为θ,A、B两点相距为d,则A、B两点的电势差为多少?11.如图所示,有一电子经电压U0加速后,进入两块间距为d,电压为U的平行金属板间,若电子从两板正中间射入,且恰好能穿出电场,求:(1)金属板的长度;(2)电子穿出电场时的动能.12.一束质量为m、电量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场,如图所示。
如果两极板间电压为U,两极板间的距离为d、板长为L。
设粒子束不会击中极板,求粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为多少?(粒子的重力忽略不计)练习(二)一、单选题:1.在电场中,A、B两点的电势差U AB>0,那么将一负电荷从A移到B的过程中( )(A)电场力做正功,电势能增加(B)电场力做负功,电势能增加(C)电场力做正功,电势能减少(D)电场力做负功,电势能减少2.下列说法中正确的是( )(A)电场线密集处场强大,电势高(B )沿电场线方向场强减小,电势降低 (C )在电势高处电荷具有的电势能也大 (D )场强为零处,电势不一定为零3.如图所示,L 1、L 2、L 3为等势面,两相邻等势面间电势差相同,取L 2的电势为零,有一负电荷在L 1处动能为30J ,运动到L 3处动能为10J ,则电荷的电势能为4J 时,它的动能是(不计重力和空气阻力)( )(A ) 6J (B )4J (C ) 16J (D )14J4.在点电荷Q 的电场中,一个带电量为+2q 粒子通过时的轨迹如图实线所示,a 、b 为两个等势面,则下列判断中正确的是( )(A )Q 可能为正电荷,也可能为负电荷(B )运动中.粒子总是克服电场力做功 (C )α粒子经过两等势面的动能E ka >E kb (D )α粒子在两等势面上的电势能E pa >E pb5.如图所示,在沿x 轴正方向的匀强电场E 中,有一动点A 以O 为圆心、以r 为半径逆时针转动,θ为OA 与x 轴正方向间的夹角,则O 、A 两点问电势差为( )(A )U OA =Er (B )U OA =Ersin θ (C )U OA =Ercos θ (D )θrcos EU OA =6.如图所示,a 、b 、c 是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a 到c ,a 、b 间的距离等于b 、c 间的距离.用U a 、U b 、U c 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和电场强度,可以断定( ) (A )U a >U b >U c(B )E a >E b >E c (C )U c -U b =U b -U c (D )E a =E b =E c二、双选题:7.关于电场中的等势面,下列说法中止确的有( ) (A )等势面不一定跟电场线垂直 (B )沿电场线电势一定升高(C )在同一等势面上两点间移动电荷,电场力做功为零(D )处于静电平衡状态的导体是等势体,表面是一个等势面8.如图所示,仅在电场力作用下,一带电粒子沿图中虚线从A 运动到B ,则( ) (A )电场力做正功(B )动能增加(C )电势能增加 (D )加速度增大9.关于电势差与场强的关系,下列说法中正确的是( ) (A )U =Ed 关系式适用于任何电场(B )在匀强电场中,两点间的电势差正比于两点间的距离 (C )U =Ed 公式中的d 是指两点所在等势面间的距离(D)V/m和N/C两单位相等10.如图所示,a、b、c、d是某电场中的四个等势面,它们是互相平行的平面,并且间距相等,下列判断中正确的是( )(A)该电场不一定是匀强电场(B)这四个等势面的电势一定满足U a-U b=U b-U c=U c-U d(C)如果u a>U b,则电场强度E a>E b(D)如果U a<U b,则电场方向垂直于等势面由b指向a11.若带正电荷的小球只受到电场力的作用,则它在任意一段时间内( )(A)一定沿电场线由高电势处向低电势处运动(B)可能沿电场线由低电势处向高电势处运动(C)不一定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动(D)不一定沿电场线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动12.如图所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势而,它们的电势分别为U a、U b和U c,U a>U b >U c.一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知( )(A)粒子从K到L的过程中,电场力做负功(B)粒子从L到M的过程中,电场力做负功(C)粒子从K到L的过程中,静电势能增加(D)粒子从L到M的过程中,动能减少三、填空题:13.将一电量为l.6×10-8C的负电荷在电场中从A点移动到B点,克服电场力做功为6.4×10-6J,则AB两点间电势差为______V。