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“电势”“电势差”的教学设计

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“电势”“电势差”的教学设计

3.电势概念

与物体在重力场中移动重力做功类似,电荷在电场中移动电场力也要做功。例如,把一个正电荷q在图2(a)所示的电场中从a点静止释放,它会在电场力作用下自动地向b处移动,在此过程中电场力做功使电荷获得动能。可见电场中a点相对于b点存在一种优势,a、b这两位置之间潜在着一种对电荷做功的能力。这就是说,电场中存在着一种与位置有关的势,我们把它叫做电势。

更具体地,把用电场线描述的电场与水在重力场中的流动相类比。沿水流方向地势从高到低,则在电场中沿电场线方向电势从高到低,如图2(a)和(b)。

4.电势差的定义

再来研究一下电场力做功的情况。电荷在确定的a、b两点之间移动,电荷量大,受的电场力也大,电场力做功就越大,电场力做功与电荷量成正比。在电荷量一定的情况下,电场力做功与始末位置有关,例如在图2(a)情况中,电荷从a点移到c点,电场力做的功比电荷从a点移到b点电场力做的功大。从电势角度讲a、c间的电势差值大于a、b间的电势差值。所以电场力做功还与始末位置的电势差有关。与重力做功相似,电场力做功可以表示为:电场力做的功=电荷的电荷量×电场中两点间的电势差。即wab=quab。

从上式可得到电场中两点间电势差的定义:电场中a、b两点之间的电势差uab,等于电荷q从a点移到b点电场力做的功wab与电荷量q的比值。即uab=wab/q

通常所说的电压,其本质含义就是这里的电势差。

5.电势的定义

顾名思义,电势差应该是电势之差。电势是这样定义的:确定参考点o,并规定o点的电势为零,电场中任一点a的电势ua等于a点到o点之间的电势差uao,即ua=uao

通过一些例题求解,使学生获得沿电场线电势降低的直观印象,明确电势与电势差的关系,得出关系式uab=ua-ub

四、小结

历届学生普遍反映电势和电势能难学难懂。本--,由于把电势联结在文化背景中势的一般含义和地势的直观概念这两个稳固的生长点上,克服了电势的抽象性;同时把电势和电势能分开教学,减小了它们的相互干扰,极大地降低了学习难度。实际教学表明,反映本章难学的学生人数大大减少了。

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