知識梳理-電場中的導體電勢差電勢VIP

1、電場中的導體、電勢差 電勢知識小結靜電屏蔽電勢差 電勢靜電平衡當導體中(及表面)沒有電荷定向移動時,這種狀態(tài)叫靜電平衡電場力做功電場力做功只與初末兩點的位置有關,與具體的路徑無關.電場力做功與電勢差的關系:WAB=q·UAB產生的原因原來中性的導體放在場強為E0的電場中時,導體中的自由電子除了做熱運動外,還要在電場力的作用下發(fā)生定向移動,其移動的方向與場強的方向相反,從面在導體的一側出現(xiàn)負電荷,另一側對稱地出現(xiàn)了正電荷.電勢差電荷在電場中由一點A移到另一點B時,電場力做功WAB與電荷電量q的比值WAB/q叫做AB兩點間的電勢差,用UAB表示,即UAB=WAB/q單位:伏特V.電勢差也

2、叫電壓,在一般的問題中,我們更多的只是關心電勢差的大小,此時我們常常對電壓取正值.電勢差的大小只與電場中的AB兩點位置有關,而與其它無關,故它反映了電場本身的一種性質.靜電平衡的條件導體內部的場強處處為零,即E內=0,E內=E0+E,E為導體兩側的感應電荷產生的附加電場.電勢在電場中選擇一個參考點O作為零電勢點,則電場中某點A與參考點間的電勢差UAO就叫做該點的電勢.電勢用表示電勢的大小等于單位正電荷由該點移到參考點時電場力做的功.電勢是標量.沿著電場線的方向,電勢在不斷降低.靜電屏蔽由于靜電感應,可使金屬網罩或金屬殼內的場強為零,遮擋了外界電場對內部的影響,這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽電勢與電勢差電勢

3、差與電勢:UAB=A-B電勢的高低與參考點選擇有關,電勢差的大小與參考點的選擇無關.靜電屏蔽的應用電學儀器或電子儀表外部的金屬罩,通信電纜外面包的一層鉛皮,電工高壓作業(yè)時穿的金屬絲網制的衣服,褲子,鞋等電勢能電荷在電場中由于受到電場力而具有的勢能叫電勢能,也用EP來表示.電勢能與電場力關系(類似于重力與重力勢能):電場力做正功,電勢能減少;電場做負功,電勢能增加.電場力做了多少功,則電勢也改變多少.電場力做功的過程,就是電勢能轉化為其它形式的能的過程.電荷的電勢能只能是相對參考點而言:把電荷從參考點O移動到某點A時,電場力做了多少功,則電荷在A點就具有多少的電勢能.注意:1.導體處于靜電平衡狀

4、態(tài)時,具有如下特點.(1)導體內部場強處處為零.這里的場強指的是外電場與附加電場的矢量和.(2)導體表面上任一點的場強方向跟該點的表面垂直.不然的話,電荷還會發(fā)生定向移動,當然也就不是處于靜電平衡的狀態(tài)了.(3)電荷只分布在導體的外表面上.2.關于電勢與電勢差(1)電勢差定義式UAB=WAB/q及由此得到的變形式WAB=q·UAB適用于一切電場.(2)講到電勢差時,必須明確所指的是哪兩點間的電勢差.(3)電勢差有正負,其正負只表示這兩點的電勢的高低,如UAB=6V,則說明B點的電勢比A點高6V(4) 電勢具有相對性,一般情況下,我們選擇大地或無窮遠處為零電勢點(參考點).故電場中某點

5、電勢的高低與參考點的選取有關.這個與高度是類似的.(5)電勢的正負只表示大小,不表示方向.其意義為:電勢為正說明該點的電勢高于參考點的電勢,電勢為負說明該點的電勢低于參考點的電勢.(6)我們若選取無窮遠為零電勢點,則在正點電荷的電場中的每一點的電勢均為正,在負的點電荷的電場中的每一點的電勢均為負.(7)我們在確定電勢的正負時,還可以用單位正電荷在電場中某點移到參考點時電場做功的正負來判定.若單位正電荷從該點移到參考點,電場力做正功,則該點的電勢為正;若單位正電荷從該點移到參考點過程中電場力做負功,則該點的電勢為負.(8)電勢差與電勢沒有嚴格意義上的區(qū)分：電勢實質上就是電場中的某點與零電勢點（參

6、考點）之間的電勢差。(9)電子伏:在電壓為1V的兩點間,把一個電子由一點移到另一點,電場做的功等于1電子伏,記為1ev.可以證明,1ev=1.6×10-19J,這個電子伏單位也是能量單位,常用在研究微觀粒子時.PQA B例題一：如右圖所示，Q是一個絕緣金屬導體，把一個帶正電的絕緣金屬球P移近Q，由于靜電感應，A端出現(xiàn)的感應電荷量大小為QA，B端出現(xiàn)的電荷量為QB，則下列說法正確的是（ ）（A）用手接觸一下Q的A端，拿走P后Q帶正電（B）用手接觸一下Q的B端，拿走P后Q帶負電（C）導體Q上，QA>QB（D）導體Q上，QA=QB解析： P帶正電，由于受到P上正電荷的吸引力，故Q上的

7、A端出現(xiàn)負電荷，由于受到P上正電荷的排斥力，故Q上的B端出現(xiàn)正電荷。當手接觸導體時，此時就把Q與大地視為一個整體，則這個整體由于靜電感應，在近端出現(xiàn)負電荷，在遠端出現(xiàn)正電荷。故無論手接觸Q的哪一端，在Q上都只留下負電荷，正電荷均在地球的遠端去了。而靜電感應只是使導體Q上的負電荷從它和一部分移到另一部分，在重新分布時，電荷的總量還是沒有變，則說明，正負電荷之和必然為零，故有QA=QB正確選項為B、D。例題二：在電場中電荷量為2.0×109C的正電荷從A點移到B點,電場力做了1.5×107J的正功,再把這個正電荷從B點移到C點,電場做了4.0×107J的負功.在ABC三點中,哪一點的電勢最高?A和B之間,B和C之間,A和C之間的電勢差UAB、UBC、UAC各是多大？解析對于正電荷，其所在的位置的電勢越高，其電勢越高，故我們可以根據(jù)正電荷的電勢能的變化來確定某點的電勢。由題中發(fā)現(xiàn)，正電荷從A到B時，電場力做正功，其電勢能在減少，故A>B；當正電荷從B點移到C點時，電場做負功，說明電勢能在增加，則B<C，若選B點為參考點，則可以發(fā)現(xiàn)，由于從A點移到B點時電場做的功小于從C點到B點電場做的功，故A<C，也就是說，C點電勢最高。求電勢差時，只需要根據(jù)電勢差的定