2022-2023年高中物理竞赛 电场1.6电势 课件

这是一份2022-2023年高中物理竞赛 电场1.6电势 课件，共21页。PPT课件主要包含了电场力所做的总功为，环路定理，电势差，三电势的计算，电势叠加法，场强积分法，方法一，用第2种方法求解，参考点无限远，四等势面等内容，欢迎下载使用。
在点电荷Q的电场中,电场力对试探电荷所做的功与连接起点、终点的路径无关,只依赖于试探电荷的大小和起点、终点的位置.
（2）点电荷组或任意带电体所产生的电场
将试探电荷沿任意路径L从a移到b时,电场力所做的总功为（用叠加原理）
上式中每一项都与路径无关,故各项之和（总功）也与路径无关,只与试探电荷大小和始末位置有关.
结论：试探电荷在任何静电场中移动时,电场力所做的功,只与试探电荷电荷量的大小以及路径的起点和终点的位置有关,而与路径无关.这是静电场的一个重要性质,叫做有势性（或称有位性）,具有这种性质的场叫做势场（或称位场）.因此静电场是势场（位场）.
2、静电场的环路定理
3、用环路定理证明电场线的性质2
二 电势和电势差
这与环路定理矛盾,所以电场线不能构成闭合曲线.
（与P、P0、q有关）
令q=+1,且P0点选作参考点固定下来（如可选P0点在“无穷远处”）,A就只与P点有关,说明此功A反映了静电场中P点的性质.
定义：单位正电荷从P点移到参考点P0时,电场力所做的功,称为P点的电势（或电位）,记作V,表达式为
上式是电势的定义式,也是电势和场强的积分关系,它说明一点的电势与整个积分路径上的场强均有关.
电势是标量点函数,参考点确定后,场中每一点都有确定的电势值,而参考点的电势显然是零.
定义：静电场中任意两点电势的差值,称为电势差（也称电压）.
如对场中A、B两点有
静电场中A、B两点的电势差,在数值上等于单位正电荷在电场中从A点经过任意路径到达B点时,电场力所做的功.
点电荷在电场中运动时,电场力所做的功
（1）电势是描述电场性质的物理量.电势由电场确定,而电势差由电场完全确定.
（2）电势、电势差的区别：电势是一标量点函数,电势差是标量,但不是点函数；电势与参考点的位置有关,而电势差与参考点无关.
原则上说是任意的,但必须保证在参考点选定之后,计算出的电势值是确定的,有限的.参考点的电势值也可取为非零的任意有限值.
②电荷分布在无限远处,参考点选在有限区域,一般选在无限长带电线上,无限长圆柱面上或轴线上.
③ 实际应用中,常把大地或仪器机壳选为电势参考点,并令其电势为零.如“接地”
（4）电势具有叠加性
对场中某点P,如有几个电荷在此激发电场,则
几个点电荷在某点P的电势等于每个点电荷单独存在时在该点的电势的代数和.
（5）电势沿电场线方向不断减小
而沿电场线方向,永远有
∴ VA>VB
从点电荷电场中的电势公式出发,利用电势的叠加原理求解.
（1）点电荷电场中的电势
求点电荷Q的电场中距Q为r处的P点的电势.
选参考点：P0在无限远处,且令Vp0=0 .
选路径：静电场力做功与路径无关,只与P和P0点的位置有关,所以选矢径直线为积分路径.
在点电荷Q产生的电场中,以Q为球心,以r为半径的球面上各点电势是相等的.
（2）点电荷系(组）的电场中的电势
（3）任意带电体产生的电场中的电势
注意：①选好参考点；
☆ 因参考点选在无限远处,所以用第1种方法求解.
整个带电圆环在P点产生的电势
① 当P点位于轴线上相当远处,即x>>R
② 当x=0时（待求点P位于环心）
（电势最高点在球心处）
例2（P33例1）：求带电圆盘轴线上任一点的电势.
解：取宽度为dr的某一带电圆环,则
dq在轴线上任一点P产生的电势为
整个圆盘的电场中P点的电势为
积分路径：选圆盘轴线
例3(P34例2)： 求均匀带电球面内外的电势.(略讲)
解：可用两种方法求解,书上用第2种方法,场强积分时须注意分段积分.
注意：求电势时究竟利用哪种方法应视问题而定,没有绝对的含义.已知电荷分布,容易求出各个点电荷或电荷元在场点的电势时,用方法1；容易求出场强时用方法2.
静电场中,电势相等的各点所构成的曲面.
在任何带电体的静电场中,电场线和等势面之间处处垂直.
书P36用反证法证明上述性质的正确性.
规定：相邻两等势面间的电势差为常数,这样作等势面后得到一个结果：
等势面较密集的地方场强大；等势面较稀疏的地方场强小 .
五 电势与场强的微分关系 P36
可推导出电势与场强的微分关系
1、证明 等势面较密集的地方场强大,较稀疏的地方场强小.
2、已知电势分布V（x、y、z）,可求场强分布
①直角坐标系中场强的各分量