10.3 电势差与电场强度的关系—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册课件

回顾：等势面的特点 + + 讨论：图中每相邻的等势面之间的电势差是相等，我们发现电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏。电场线疏密是描述电场强度的，等势线是描述电势的，难道电场强度与电势有什么关系吗？ 10.3电势差与电场强度的关系 3 （1）等量同号点电荷，连线中点处 E0=0，（同﹢） 0 ＞ 0 （同－） 0 < 0. 从连线中点O处往上移动，E先增大后减小， 逐渐减小至0或逐渐增大至0。 等量异号点电荷，从连线中点O处往上移动，E逐渐减小至0， =0（零等势面） (2)等量异号点电荷，连线中点O处 E0≠0，0 =0 一、 电势和电场强度 4 一、 电势和电场强度 电场强度E 电势φA 描述电场具有力的性质 描述电场具有能的性质 E是矢量 φ是标量，有正负 E和φ描述电场的角度不同，但都是反映电场基本性质的两个物理量， E和φ 没有直接关系 二、电势差与电场强度的关系 沿AB、AC、AD方向电势均降低 沿AB方向电势降低的最快 1、场强的方向是指向电势降低最快的方向 二、电势差与电场强度的关系 求：沿AB、AC、AD移动电荷q电场力所做的功 UAB·q=WAB =Eq·d UAD·q=WAD =Eq·s cosα UAB·q=WAC =WAD =Eq·d 2、电场力做功与电荷经过的路径无关 只与电荷的始末位置的电势差有关 二、电势差与电场强度的关系 由UAB·q=WAB =Eq·d可知 3、在匀强电场中， 两点间的电势差等于场强与沿电场线方向两点间距离的乘积：UAB=E·d 场强的大小等于沿场强方向每单位距离上的电势差 U = E d 适用条件：匀强电场，而且沿着场强的 方向，即式中的d是沿场强方向两点间的距离. 注意：在非匀强电场中，E和U也有一定的关系， 但不像在匀强电场中的关系式那么简单． 单位: V／m 和 N／C 是一致的， 1V／m＝1N／C． 3.在匀强电场中，场强在数值等于沿场强 方向每单位距离上的电势差． 4. 物理意义： （1）电场强度E的方向是电势降落最快的方向 （2）电场强度E的大小描述沿电场线方向 电势降落的快慢 E = U/d A 例1：如图所示匀强电场的圆形区域内，已知圆心为O,圆形区域内所有点中，A点电势最低，试画出此匀强电场的电场线。 O 类型一：由等势面确定电场线的方向和分布情况 练习：如图所示，圆O在匀强电场中，场强方向与圆O所在平面平行，电荷量相同的带正电的微粒以相同的初动能，沿着各个方向从A点进入圆形区域中，只在电场力作用下运动，从圆周上不同点离开圆形区域，其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大，图中O是圆心，AB是圆的直径，AC是与AB成α角的弦，则匀强电场的方向为（　　） A．沿AB方向 B．沿AC方向 C．沿BC方向 D．沿OC方向 类型一：由等势面确定电场线的方向和分布情况 从圆周上哪点离开的带电粒子动能最小？ D 圆周上电势最低的点是哪点？ 【例2】如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V， φ B=3V， φ C=-3V，由此可得：D点的电势φ D= V. 试根据已知条件画出该匀强电场的电场线。 类型一：由等势面确定电场线的方向和分布情况 匀强电场中平行等长的线段端点的电势差大小相等 9 例1：如图所示，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb、φc，且有φa＞φb＞φc，一带电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（ ） A 粒子一定带正电 B 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C 粒子从K到L的过程中，电势能增加 D 粒子从L到M的过程中，粒子的 动能减小 AC a b c K L M N 类型二：由等势面分布情况分析带电粒子相关情况 E 14 例2．实线为匀强电场中的电场线，虚线为等势面，且相邻等势面间的电势差相等．一正电荷在等势面A处的动能为20J，运动到等势面C处的动能为零。现取B等势面为零电势面，则当此电荷的电势能为2J时的动能是_____J．(不计重力) E A B C 只有电场力做功的情况下,带电体的动能和电势能相互转化,动能和电势能的总和保持不变. 8 类型二：由等势面分布情况分析带电粒子相关情况 类型三：综合应用电场线和等势面 例1：电场中某个面上所有点的电势都相等，但电场强度都不同，这个面可能是（ ） A.等量同种电荷的中垂面 B.等量异种电荷的中垂面 C.以孤立点电荷为球心的某一球面 D.匀强电场中的某一等势面 BC 例2：如下图所示的真空空间