1、第2节电势与等势面学习目标1.知道电势的概念。(物理观念)2.知道等势面的概念，知道常见电场的等势面分布情况。(物理观念)3.学会阅读课本，查阅资料，了解尖端放电现象及原因。(科学思维)一、电势1定义：电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值，叫作该点的电势。2公式和单位：电势的定义公式为，国际单位是伏特，符号是V。3相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无穷远处的电势为零，大地的电势为零。电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量。4与电场线关系：沿电场线的方向电势逐渐降低。二、等势面1定义：电场中电势相等的点构成的面。2性质(1)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。(2)电场线与等
2、势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。(3)等势面密集处电场线密集，说明此处电场强度较大。三、尖端放电1定义：带电较多的导体，在尖端部位，场强可以大到使周围空气发生电离而引起放电的程度，这就是尖端放电。2应用：避雷针是利用尖端放电的原理来防止雷击的，它的作用是可以中和云层中的部分电荷，更主要的是把云层中的电荷引入地下。1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。()(2)电场中某点的电势与Ep成正比，与q成反比。()提示电场中某点电势仅与电场本身相关，与q无关。(3)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。()提示在等势面上移
3、动时，力与位移垂直，故不做功。(4)等势面上各点电势、场强均相同。()提示场强是矢量，电场强度不一定相同。(5)电场线与等势面垂直。()2(多选)每到夏季，各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生。当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电。下列说法正确的是()A不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电器及水龙头B不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备C固定电话和手提电话均可正常使用D在旷野，应远离树木和电线杆ABD表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。固定电话和手提电话的天线处有尖端，易引发尖端放电造成人体伤
4、害，故不能使用，选项A、B、D正确，C错误。3在静电场中，下列说法正确的是()A电场强度为零的地方，电势一定为零；电势为零的地方，电场强度也一定为零B电场线密的地方，电势一定高；电场线稀的地方，电势一定低C电场线与等势面可以垂直，也可以不垂直D电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面D电场强度与电势间大小没有一定的关系，选项A错误；电场线密的地方，电场强度一定大，但电势不一定高，选项B错误；电场线与等势面一定垂直，选项C错误；根据“沿着电场线方向电势逐渐降低”可知，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，选项D正确。电势的概念及电势高低的判断1.电势的理解(1)电势的相对性：电场中某
5、点的电势与零电势位置的选取有关，常选取无限远处或大地的电势为零。(2)电势的固有性：电势是定义式，的大小由电场本身决定，与试探电荷的有无、试探电荷的电性和电荷量均无关。(3)电势是标量：一般选无穷远处或大地处电势为零。正值表示该点电势高于零电势点，负值表示该点电势低于零电势点。正、负只表示大小，不表示方向。2电势高低的判断方法判断角度判断方法场源电荷正负法取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低电场线方向法沿着电场线方向电势逐渐降低；逆着电场线方向电势逐渐升高电场力做功法电场力做正功，电势能减少，若为正电荷，电势降低；若为负电荷，电
6、势升高。电场力做负功，电势能增加，若为正电荷，电势升高；若为负电荷，电势降低电势能高低法正电荷的电势能大处电势高，负电荷电势能大处电势低【例1】如图所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势的高低。 解析解法一：利用电场线的方向来判断。由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，由b指向a，而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，场强方向应是由a指向b，因此电场线的方向是由a指向b。沿着电场线的方向电势越来越低，a点电势比b点电势高。解法二：利用电场力做功公式来判断。由于电势能增加，电场力一定做负功，即Wab为负值，而q是负电荷，即q为负值。
7、由Wabq(ab)，得ab0，故ab。解法三：利用电势能判断。正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在a点电势能较低，故a点电势高。答案a点电势比b点电势高1如图所示，P、Q是两个电荷量相等的异种电荷，在其电场中有A、B、C三点在一条直线上，平行于P、Q的连线，B在P、Q连线的中垂线上，ABBC，下列说法正确的是()A电势：ABCB电势：ACBC电场强度：EAEBECD电场强度：EBEAECA根据等量异种电荷电场线分布特点知，A、C两点对称，电场强度大小相等，又A、C两点处的电场线分布比B点处的密，故A、C两点处的电场强度大于B点处的电场强度
8、，又沿着电场线方向电势逐渐降低，故选项A正确，其他选项错误。等势面的理解及应用1.等势面的特点(1)在同一等势面上任意两点间移动电荷，电场力不做功。(2)在空间中两等势面不相交。(3)电场线方向总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏。(5)等势面是为了描述电场的性质而假想的面。(6)等势面的分布与电势零点的选取无关。2几种常见电场的等势面等势面图形特点点电荷以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷两簇对称的曲面等量同种点电荷两簇对称的曲面匀强电场垂直于电场线的一簇平面形状不规则的带电导体不规则曲面【
9、例2】空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的四个点。则 ()AP、Q两点处的电荷等量同号Ba点和b点的电场强度相同Cc点的电势低于d点的电势D负电荷从a到c，电势能减少D根据题图可知，该电场是等量异号点电荷的电场，故A错误。根据电场的对称性，a、b两点的电场强度大小相等，而方向不同，故B错误。c点所在等势面距离P点(正电荷)比d点所在等势面距离P点近，c点的电势较高，故C错误。负电荷从a到c，电场力做正功，所以电势能减少，故D正确。等势面和电场线的应用(1)已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电
10、势降低”的方向确定电场线方向。(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。2一对等量正点电荷的电场线(实线)和等势线(虚线)如图所示，图中A、B两点电场强度分别是EA、EB，电势分别是A、B，负电荷q在A、B时的电势能分别是EpA、EpB，下列判断正确的是()AEAEB，AB，EpAEpBBEAEB，AB，EpAEpBCEAEB，AB，EpAEpBDEAEB，AB，EpAEpBAA处电场线比B处密集，故EAEB；离正电荷越近电势越高，故AB；负电荷在A、B处的电势能EpAEpB，故A正确。课 堂 小 结知 识 脉 络2个概念：电势、等势面
11、1个公式：4种方法：电势高低的判断1在静电场中，下列说法中正确的是()A电势为零的点，电场强度也一定为零B电场强度的方向处处与等势面垂直C由静止释放的正电荷，仅在电场力作用下的运动轨迹一定与电场线重合D电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小B电势为零的点，电场强度不一定为零，电势的零点可以人为选择，A错误；电场线与等势面垂直，而电场强度的方向为电场线的方向，故电场强度的方向与等势面垂直，B正确；由静止释放的正电荷，其运动轨迹不一定沿电场线方向移动，只有电场线是直线时才沿电场线方向，C错误；电场线方向是由正电荷指向负电荷的，负电荷沿电场线方向移动，电场力做负功，电势能增加；正电荷沿电场线方向移动，
12、电场力做正功，电势能减少，D错误。2关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功B在静电场中，两个电势不同的等势面不会相交，选项A错误；电场线与等势面一定相互垂直，选项B正确；同一等势面上的电场强度可能相等，也可能不相等，选项C错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，沿电场线移动负试探电荷时，电场力做负功，选项D错误。3如图所示，实线表示某电场的电场线，虚线表示等势线，A、B、C 是电场中的三点，下列关于电场强度 E和电势的大
13、小关系正确的是()AEAECBEBEACAC DBAD电场线的疏密程度反映场强的大小，A处电场线最密，场强最大，则有EAEB，EAEC，故A、B错误。沿电场线方向电势越来越低，则知BA，因BC，故CA，故C错误，D正确。4(多选)如图所示，虚线同心圆是某静电场中的一簇等势面，其电势分别是a、b和c，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示。由图可知()A粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加B粒子从M到N的过程中，静电力做负功，电势能增加CabcDabcAD由题图所示等势面的分布规律可知，该电场为点电荷的电场。由运动轨迹可知，运动的正粒子与场源电荷的相互作用是排斥，所以场源电荷是正电荷。根据电场线与等势面垂直，电场线的分布是发散状辐射向外的，粒子从K到L受静电力的方向与速度方向成钝角，静电力做负功，电势能增加，A正确；从M到N，受到的静电力与速度方向成锐角，静电力做正功，电势能减少，B错误；根据沿电场线方向电势降低可知，D正确。
