5.2 电势能、电势和电势差 & 5.3 磁场和磁感应强度 课件-2022-2023学年高二上学期（中职）物理哈工程版基础模块

(课件网) 主题二 电与磁及其应用 物理 我国早在战国末期和东汉初年，就有关于磁现象和电现象的文字记载。但是，人类对电磁现象的系统研究是在欧洲文艺复兴之后才逐渐开始的，到 19 世纪才建立了完整的电磁理论。在电磁理论基础上发展起来的微电子、计算机及现代通信技术改善了人们的生活，推动了社会的进步，将人类带入了一个崭新的时代。本主题将学习电场、磁场和电磁感应等电磁理论的基础知识。 第二节　 　电势能　电势　电势差 如图 5-18 所示，一个正电荷在电场中只受到静电力 F 的作用，它在电场中由A 点运动到 B 点时，静电力做了正功 WAB。由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB。从能量转化的角度思考，这个正电荷的动能增加了，意味着有另外一种形式的能量减少了。你知道这是什么形式的能量吗？ 一、电势能 1. 电势能的概念 我们知道，物体在地球的重力场中受到重力作用，具有重力势能。与此类似，电荷在电场中受到电场力作用，具有势能，这种势能叫作电势能。与重力势能一样，电势能也具有相对性，与参考位置的选择有关。 电势能是标量，常用符号 Ep 表示。在国际单位制中，电势能的单位为 J。 2. 电势能与电场力做功的关系 我们知道，重力做功与重力势能的关系满足 WG=Ep1-Ep2，与此类似，电场力做功与电势能的关系也满足 WAB=EpA-EpB 式中，WAB 表示把点电荷从 A 点移至 B 点时电场力做的功；EpA 表示点电荷在 A 点具有的电势能；EpB 表示点电荷在 B 点具有的电势能，如图 5-18 所示。 这说明，电场力做了多少功，电势能就改变多少。电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。 重力场与静电场的类比如表 5-1 所示。 二、电势　电势差 1. 电势 电荷在电场中某一点所具有的电势能与电量的比值和电量无关，这个比值反映了电场本身的性质。 我们把电场中某点处电荷所具有的电势能 Ep 与电荷量 q 的比值叫作该点处的电势（电位），通常用 φ 表示，即 电势是反映电场性质的物理量，它是电场本身的属性。电势在数值上等于单位电荷在该点所具有的电势能。 跟电势能一样，电势也是标量。在国际单位制中，电势的单位是伏特，简称伏，符号是 V，1 V=1 J/C。 2. 电势的相对性 与电势能一样，电势的大小也和参考位置的选择有关。在工程技术中，常选大地或仪器中的公共地线为电势的零点，这叫作接地。 3. 电势差 电场中两点之间的电势之差叫作电势差，用 U 表示。电势差也叫电压。设电场中 A、B 两点的电势分别为 φA 和 φB，则 A、B 两点的电势差为 UAB=φA-φB 显然 UBA=φB-φA 所以 UBA=-UAB 三、匀强电场中电势差和电场强度的关系 电场强度和电势差从不同侧面反映了电场的性质，它们之间必然存在一定的联系，下面以匀强电场为例进行研究。 在图 5-19 所示的匀强电场中，场强为 E，设 A、B 两点是沿电场线方向上的两点，相距为 d，电势差为 U，通过理论推导可得出下列结论： 在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点间的距离的乘积，即 U=Ed 或者 E= U/d 上式表明，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差，所以场强的单位还可以用 V/m 表示。 可以证明，沿着电场线方向，电势逐渐降低；逆着电场线方向，电势逐渐增大。 1. 如图 5-20 所示，在一匀强电场区域中，有 A、B、C、D 四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上，已知 A、B、C 三点的电势分别为 φA=1 V，φB=4 V，φC=0 V，则 D 点的电势 φD 的大小为（　　）。 A. -3 V　　 B. 0 V C. 2 V　　 D. 1 V 课后练习 2. 某电场的电场线分布如图 5-21 所示，以下说法正确的是（　　）。 A. c 点场强大于 b 点场强 B. a 点电势高于 b 点电势 C. 若将一试 ... ...