中职物理(高教版)授课教案：电势能 电势 电势差

中职物理（高教版）授课教案

第二节 电势能 电势 电势差

一、电势能

将带正电 q 的小球用丝线悬挂在 A 处，当我们再将正电荷 Q 放在小球附近时，在 Q 的电场作用下，小球从位置 A 偏移到位置 B，即小球克服重力做了功。原来在 A 点的小球由于处在电场中而具有了做功的本领，表明它具有了能量。我们把电场中的电荷由于受到电场力的作用而具有的能量叫做电势能，用 Ep 表示。

电荷在电场中的什么位置具有的电势能多呢？

我们知道，在地球表面，只在重力的作用下，高处的物体总是向低处运动。也可以说，物体只在重力的作用下，总是从重力势能大的位置向重力势能小的位置运动。在电场中的情况与此类似：

在如下所示的电场中，一个放在 A 点的正电荷，如果它只受电场力 F 的作用，那么，它将向 B 点移动。因此，我们可以判断出：正电荷在 A 点的电势能大，在 B 点的电势能小。

在如下所示的电场中，一个放在 A 点的负电荷，如果它只受电场力 F 的作用，那么，它将向 B 点移动。因此，我们可以判断出：负电荷在 A 点的电势能大，在B点的电势能小。 二、电势 电势差

在地球表面，我们可以直接地判断出一个物体重力势能的大小：高处的重力势能大，低处的重力势能小。物体的重力势能的大小与物体的地理位置的高低有直接的关系。

同样，人们为了能够直观地比较电荷在电场中的电势能的大小，把放在电场中某一点的电荷所具有的电势能 Ep与电荷量 q 的比值叫做这一点的电势，一般用符号V 来表示：

电势V 是标量，它的SI单位是伏（V）。

Ep电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断：沿着电场线的方向，电势Vq越来越低。

电场中的电势与地球上的高度一样，都是相对的。要确定某一点的电势，首先要选择一个零电势点。零电势点的选取可以是任意的。实践中，常选取大地或仪器的公共地线的电势为零。

由 Ep = qV 可知，对于一个正电荷来说，在电势高处，电势能大；在电势低处，电势能小。而对于负电荷来说，情况正好相反，在电势高处，电势能小；在电势低处，电势能大。

电场中任意两点的电势之差，叫做这两点的电势差，即电路中常用的电压，用符号U 表示。设 A、B 两点的电势分别为VA 和 VB，则这两点间的电势差为

UAB = VA－VB

电势差也是标量，它的SI单位也是伏（V）。

电场中某点电势的大小与零电势点的选取有关，其值是相对的。而任意两点间的电势差却与零电势点的选取无关，是绝对的，如下图所示。

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三、电势差与电场强度的关系

电势差与电场强度是有联系的。在匀强电场中，沿电场强度方向的两点间的电势差等于电场强度与这两点的距离的乘积。

如上图所示，在某一匀强电场中，A、B 两点间的电势差为UAB，距离为d，电场强度为E，则

UAB＝Ed

上式可以改写成 UEAB上式说明，在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向单位距离d上的电势差。

[例题] 如下图所示，两块平行的金属板A、B相距3.0 cm，用60 V的直流电源使两板分别带电，两板之间的匀强电场的电场强度为多大？方向如何？

分析 两块平行的带异种电荷的金属板之间的电场是匀强电场。已知两板间的电

势差和两板间的距离，利用匀强电场中电场强度和电势差的关系，即可求出其中电场强度。电场强度的方向由正极板指向负极板。

解 由匀强电场中电场强度和电势差的关系式得

UAB603E2V/m = 2.0×10 V/m

d3.010

由于A 板接电源正极，所以，电场强度的方向是由 A 板指向 B 板。

摩擦产生的静电，在生产、生活中会给人们带来很多麻烦，甚至造成 危害。 印刷厂里，纸页之间的摩擦起电，会使纸页粘在一起，给印刷带来麻烦。印染厂里，棉纱、毛线、人造纤维上的静电，会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。在制药生产中，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度。静电荷积累到一定程度，会产生火花放电。静电对现代高精密度、高灵敏度的电子设备颇有影响。

在地毯上行走的人，与地毯摩擦而带的电如果足够多，他伸手去拉金属门把

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手时，手与金属把手间会产生火花放电，严重时会使他痉挛。在空气中飞行的飞机，与空气摩擦而带的电在着陆过程中如果没有导走，地勤人员接近机身时，人与飞机间会产生火花放电，严重时能将人击倒。

静电的最大危害是电火花，它能点燃某些易燃物质而引起爆炸。专门用来装汽油或柴油等液体燃料的卡车，在灌油、运输过程中，燃油与油罐摩擦、撞击而产生的静电如果没有被及时导走，积累到一定程度会产生电火花，引起爆炸。

防止静电危害的基本办法，是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。具体措施则多种多样。油罐车靠一条拖在地上的铁链把静电导走。飞机机轮上通常装有搭地线，也有用导电橡胶做机轮轮胎的，着陆时它们可将机身的静电导入地下。在地毯中掺入导电纤维，消除静电的效果很好。在印染厂中保持适当的湿度，潮湿的空气可使静电荷很快消失。

练习5-2

1．右图是一个负电荷的电场，A、B为电场中的两点。试判断：（1）A、B两点哪点电势高？

（2）正电荷在哪点电势能较大？（3）负电荷在哪点电势能较大？

答案：（1） B 点电势高；（2）正电荷在 B 点电势能较大；（3）负电荷在 A 点电势能较大。

2．在如右图所示的匀强电场中，如果 A 板接地，M，N 两点中，哪一点的电势高？是正值还是负值？如果 B 板接地，哪一点的电势高？是正值还是负值？（取大地的电势为零，与大地相连的导体的电势也为零。）

答案： M 点的电势高，是负值； M 点的电势高，是正值。

3．两块带电的平行板相距 0.05 m，两板间的电势差为 103 V，两板间匀强电场的电场强度为多少？

答案： 2.0×104 V/m 。

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