10.3电势差与电场强度的关系 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

3.电势差与电场强度的关系 如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻的两条等势线之间的电势差是相等的。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。这是为什么呢？ 问题 电场的两大性质： ①力的性质： ②能的性质： 由电场强度描述 可用电场线形象表示 由电势、电势差描述 可用等势面形象表示 电场的这两个性质之间存在着什么关系？ 1. 推导：如图所示的匀强电场中，电荷从A点移到B点 则WAB＝qUAB 又WAB＝Fd=qEd 比较两式有UAB=Ed 一、电势差与电场强度的关系 结论：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 2.说明： ➀ 若A→B不沿电场线，则UAB=Elcosθ =Ed，可见在匀强电场中相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等 ；沿电场线方向电势降落最快。 ➁ 上式变为 E= U/d，即在匀强电场中场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势，等差等势面越密的地方电场强度越大。 ➂场强的单位：V/m ➃公式U=Ed 或E= U/d 仅适用于匀强电场的计算。 平行的电场线一定等距吗?  d相同 平行的电场线 平行的等势面 E相同 思考 安全用电常识中，如果遇到地面有漏电，应该如何避免“跨步电压”？ 提示：地下电缆漏电、高压电线断裂后触地等情况，都会在地面上形成以漏电处为圆心的辐射状电场，沿电场方向任意两点之间就会有电势差．若有人处在其中，在人沿远离漏电处跨步逃离的情况下，两脚间就有一电压，即跨步电压，人就会触电．人若不动就不会触电，若要逃离的话，就要采用袋鼠式走动的方式，即用跳跃的方式逃离，就可以避免“跨步电压”． 思考 4、电势差和电场强度的区别 电场强度 电势差 物理意义 描述电场力的特征 描述电场能的特征 矢（标）量 物理公式 单位 E=F/q U=W/q 矢量 标量 V/m V 例： 如图，真室中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m,有一个2×10-15kg的带电粒子位于M板旁,粒子的电荷量为8×10-15C,给两金属板加200V直流电压。 (1)求带电粒子所受的静电力的大小。 (2)求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。 (3)如果两金属板距离增大为原来的2倍,其他 条件不变,则上述问题(1)(2)的答案又如何? 典例精析 解：（1）两金属板间的电场强度E =，带电粒子所受的静电力F= Eq,则有 F=Eq== N=4×10-11 N （2）静电力远大于重力2x 10-14 N,因此重力可忽略不计。 带电粒子运动的加速度a=，设带电粒子到达N板时速度为v。根据匀变速直线运动的速度与时间的关系有v2 = 2ad，则 v= = m/s=40 m/s （3）当d'=2d时，E'==， F'= E'q=，a'==.则 v'= = = v= 40 m/s 带电粒子所受的静电力的大小是4×10-11 N,到达N板时的速度是40 m/s;两金属板距离增大为原来的2倍时，静电力的大小是2×10-11 N,速度仍然是40 m/s。 解法二　运用能量知识求解 粒子加速后的速度只与加速电压有关 思考与讨论 上述例题中，M、N是两块平行金属板，两板间的电场是匀强电场。如果M、N是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗?为什么？ 如果电场不再均匀，例题中的（1）问题没有确定答案，（2）（3）问题有确定答案。 问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？反之又如何呢？ E大处φ高 E大处φ低 E大处φ不一定高；φ高处E不一定大 二、电势与电场强度的关系 问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？ （若规定无穷远处为零电势点 ） .O 对O点：E=0，φ ≠0 .O 对O点：φ =0，E ≠0 E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零 类比：重力场 关系图 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 电 场 力 电场强度 电 势 差 电 势 电 势 能 电场力的功 电场力做功与路径无关 试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关 E＝F/q 和重力与重力势能类比 WAB＝EpA－EpB 试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关 φ＝Ep /q 电场中两点电势之差叫电势差 UAB＝φA－φB E数值等于沿场强方向单位距离的电势差 U＝Ed 17 ●一讲就懂，一做就错，一点就通——程序性知识问题；审题问题。 ●难题会做容易题不会做——靠做题积累经验。 ●平时会做题考分上不去——严谨态度；审题（粗心）；表达。 ●张冠李戴——知识不系统。 一、电