电势差

§2.3电势差一、电势差与电场力做功1、电势差：电场中两点间电势的差值，也叫电压BAABUABBAUABABUU则有或者表示成显然BA设电场中A点的电势为，B点的电势为思考（1）电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？（2）电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取有关吗？这与力学中学过的哪个概念相似？表示两点电势高低无关与重力势能相似2.静电力做功与电势差的关系)(BAq电荷q从电场中A点移到B点，PBPAABEEWBAABqUWqWUABBA即或BAqq思考（1）UAB由什么决定？跟WAB、q有关吗？（2）WAB跟q、UAB有关吗？由电场本身的因素决定与WAB、q无关跟q、UAB都有关应用公式,时应注意各物理量都有符号qWUABBAqEP计算时可代入符号进行运算,结果的正负就说明所求物理量的大小高低和正负,也可将各物理量均取绝对值代入,然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或其他问题.1、如图所示的电场中,将2C的正电荷分别由A、C两点移到B点时,电场力所做的功分别是30J、-6J,如果取B点为零电势点,A、C两点的电势分别是=,=,A、C两点的电势能分别是EPA=,EPC=,AC间电势差UAC=.如果取A为零电势点，那么AC间电势差UAC=AB15V015J-6J18V18V2、如图所示,匀强电场场强E=100V/m,A、B两点相距10cm,A、B连线与电场线夹角为60o,则UBA为()A.-10VB.10VC.-5VD.5VDAB60o那么匀强电场中两点电压如何算法？二、电势差与电场强度的关系qWUABABACABESqSEqcos如图所示,在匀强电场中,把电荷q从A移到B,电场力做功cosABABSEqW即AB两点间的电势差为ABECθSAC为A、B沿场强方向上的距离,用d表示得EdU二、电势差与电场强度的关系说明：①只适用于匀强电场②d：沿场强方向的距离匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场力方向距离的乘积EdU对于非匀强电场，可做定性判断计算电场强度三条式子的区别dUE2rQkEqFE物理意义适用范围是电场强度大小的定义式是真空中点电荷场强的决定式是匀强电场中场强的决定式适用于一切电场在真空中,场电荷Q是点电荷匀强电场公式区别3、在如图所示的电场中，把点电荷q=+2×10-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=4×10-10J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？20V-20VN′60°3、如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2cm，两点间的电势差为5V,M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？若Ｏ点为M、N连线的中点,则M、O两点的电势差UMO为多少？EMN解：dUE060cosMNSUEmV/5.010252mV/500根据可得：因为Ｏ点为M、N连线的中点所以VUUMO5.221Ｏ4、如图所示，P、Q两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d=10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4cm。求（1）P板及A点的电势（2）保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5cm，则A点的电势将变为多少？PQAQ-30V-10V5、如图所示，一个动能为EK的电子垂直于A板从小孔C进入匀强电场，能达到的最大深度为2d/3，设电子电荷量为e，A板接地，则B板电势为VABd2e3EKWAB=-1.5×10-5J6、电场中A、B两点的电势A=800V，B=-200V，把电荷q=-1.5×10-8C由A点移到B点，电场力做了多少功？电势能改变多少？电势能增加，增加1.5×10-5J如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）qUm+_带电粒子的加速d三、带电粒子的加速1、受力分析:水平向右的电场力F=Eq=qU/d2、运动分析:初速度为零，加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。F如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）qUm+_带电粒子的加速d三、带电粒子的加速F解法一运用运动学知识求解adv22mqUv2mdqUmFa如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负板时的速度有多大？(不考虑粒子的重力）qUm+_带电粒子的加速d三、带电粒子的加速F解法二运用能量知识求解221mvqUW总mqUv2如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？由于电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！思考:若粒子的初速度为零,则:qUmv221若粒子的初速度不为零,则:qUmvmv22021217、炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子射出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。已知电子电荷量和质量解:电子电荷量为e,根据动能定理可得qUmv221emeUv2sm/1091.02500106.123019sm/1037所以8、如图所示,从灯丝逸出的电子,其速度可以认为是零,那么电子通过A板小孔时的动能为,通过B板小孔时的动能为,打到C板时的动能为.OABC45V30V45eV45eV15eV加速匀速减速请思考什么是eV？9、两块平行的金属板A、B之间的电压是80V，一个电子以100eV的动能从小孔C垂直A板进入电场，该电子能打在B板上吗？如果能打在B板上，它到达B板时的动能有多大？如果要使电子打在B板上时的速度为零,电源电压应变为多少V？如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d。在两板间加以电压U，一电荷量为q质量为m的带电粒子从极板中央以水平速度v0射入电场。试分析带电粒子在电场中的运动情况。(不计粒子的重力)四、带电粒子的偏转1、受力分析：2、运动规律分析:粒子受到竖直向下的电场力F＝Eq=qU/d粒子作类平抛运动。UL++++++------YdY′v0qUL++++++------YdY′v0qx方向：匀速直线运动mdqUmFa0vvxtvL00vLmdqUatvyY方向：初速度为零的匀加速直线运动v0y离开电场时的偏转角：dmvqULaty20222121200mdvqULvvtiny离开电场时偏转量：推论:粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移vvyΦ粒子在与电场平行的方向上做初速为零的匀加速运动结论：带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场的问题就是一个类平抛的问题粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动请认真学习书中P38例题10、如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速度变为原来的两倍,而电子仍从原来位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间电压变为原来的()A.2倍B.4倍C.倍D.倍B2141UVodmvqULaty20222121dmvqULdy20221mqUv102122202242dULUvLmdqUy12202tandULUmdvLqU加速和偏转一体++++++------+_U1U2v-qmLv0加速偏转电荷经加速电场加速后进入偏转电场通过加速电场的末速度为进入偏转电场的初速度11、如图所示,初速度为零的电子在电势差为U1的电场中加速后,垂直进入电势差为U2的偏转电场,在满足电子能射出偏转电场的条件下,下列四种情况中,一定能使电子的偏转角度变大的是()A.U1变大,U2变大B.U1变小,U2变大C.U1变大,U2变小D.U1变小,U2变小BU2U112202tandULUmdvLqU一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d=1.0cm,板长L=5.0cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压.Udl偏转电压越高,偏转量就越大.设电子刚好能从极板边缘飞出.即这时偏转量最大等于d/2,所加电压为最大值.122202242dULUvLmdqUy五、示波器1、作用：观察电信号随时间变化的情况2、组成：示波管（内部是真空的）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成。电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在电极XX’之间不加电压,但在YY’之间加不变的电压,使Y的电势比Y’高(有时说这种情况是”Y正、Y’负”),电子束运动过程中受哪个方向的力?电子将打在荧光屏的什么位置?电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’1.如果在YY’之间不加电压,而在XX’之间加不变的电压,(X正、X’负),电子将打在荧光屏的什么位置?电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’2.如果在XX’之间不加电压,而在YY’之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧光屏会看到什么图形？Uyt电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之间的电压仍然如图所示，而在XX’之间加不变的电压(X正、X’负”),在荧光屏会看到什么图形？Uyt电子枪偏转电极-+荧光屏YY’XX’YY’XX’3.如果YY’之间的电压仍然如图所示，而在XX’之间加不变的电压(X负、X’正),在荧光屏会看到什么图形？Uyt§2.4电容电容器和电容一、电容器１.定义：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体,组成一个电容器。２.电容器的充、放电充电：电容器两板分别接在电池两端,两板带上等量异种电荷的过程放电：电源能量→电场能充了电的电容器的两板用导线相连,使两板上正、负电荷中和的过程电场能→其他形式能+++++++++---------电容器充电后，任意一个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量，用“Q”表示。3、电容器的作用：那电容器储存电荷的规律：U变化，Q随之变化。UQC+++++++++---------容纳储存电荷二、电容C1.定义:把电容器带电量Q与两极板间的电压U的比值叫这个电容器的电容，用C表示2.定义式：3.单位：法拉（F）1F=1C/V其它单位：1F=106μF=1012pF意义：“C=1F”表示当U=1V时，Q=1C“C=10F”表示当U=1V时，Q=10CUQC4.物理意义：描述电容器容纳电荷本领的物理量甲同学说:“电容器带电越多,电容越大,不带电时,电容为零”。此说法对吗?为什么?思考:乙同学说:“若A电容器带电比B电容器带电量多，则A的电容就比B的电容大”。此说法对吗?为什么?5.电容的符号：电容器的Q—U图象U/VQ/CC1C2C1C20UQC研究平行板电容器的电容和哪些因素有关三.决定电容大小的因素C和d成反比C与S成正比C与ε成正比kdSCr4相对介电常数正对面积静电力常量两极板间的距离（平行板电容器）三.决定电容大小的因素电容器的电容是电容器本身的结构决定，与是否带电或与带电量的多少无关。四、电容器的分类电容器固定电容器可变电容器聚苯乙烯电容器陶瓷电容器电解电容器纸质电容器+-从电容器的包装上我们可以得到该电容的那些信息五、电容器使用时应注意的问题1、电容器的击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。2、电容器的额定电压：电容器正常工作时的最大电压额定电压低于击穿电压3、注意电解电容器的极性电容的定义式电容的决定式UQC