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

10.3 电势差与电场强度的关系 第十章 静电场中的能量 1. 如图所示匀强电场的场强为E，正电荷q 在静电力作用下从 A点沿电场方向移动到B 点，已知A、B两点之间的距离为d，请分析 电场强度E与电势差UAB之间有什么关系。 W＝qEd W＝qUAB ➩ UAB＝Ed 思 考 2. 如图所示匀强电场的场强为E，正电荷q在 静电力作用下从 A点移动到B点(不是沿电场 强度方向)，已知 A、B两点之间的距离为s， 请分析场强E与电势差UAB之间有什么关系。 思 考 W＝Eqscos α＝Eqd W＝qUAB ➩ UAB＝Escos α＝Ed （d为AB沿电场线方向的距离） 3. 一电场的电场线分布情况如图所示， a、b、c为某条电场线上的三个点，且 lab=lbc，请判断Uab与Ubc的大小关系。 思 考 Uab＞Ubc 一、电势差与电场强度的关系 1、内容：在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。 ①.计算时带入绝对值（不带正负号）进行计算； ②.距离d是沿场强方向的距离（若电场中两点不沿电场线，d取值应为在电场方向的投影，或等势面间的距离）。 3、只适用于匀强电场 （若非匀强电场，可做定性分析） 2、公式：U＝Ed 思 考 ① 由U＝Ed 可得电场强度E 的表达式是什么？ ② 对应单位是什么？ ③ 你能否据此阐述电场强度新的物理意义？ V/m 电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势 二、电场强度E的另一种表达式 2、场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差. 3、 1 V/m=1 N/C 1、公式： （只适用匀强电场且E 与U 和d 无关） 例1. 真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04 m，有一个2×10-15 kg 的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V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。 （提示：静电力远大于重力，故重力可忽略不计） 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①②的答案又如何？ 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， φB=3V， φC=-3V，求D点的电势φD？ A B C D E a • c • b • d • e • g • f • ①等势面一定与电场线垂直！ ②匀强电场的等势面互相平行！ ③电势差相等的面间距相等！ 15V 3V -3V 3V • 9V • 9V 物理意义 适用范围 电场强度大小的定义式 真空中点电荷场强的决定式 匀强电场中场强的计算式 适用于一切电场 真空中点电荷电场 匀强电场 公式 区别 三种电场强度表达式的区别 思考1. 电场强度大的地方，电势也一定大吗？ 正电荷电场: E大的地方，φ高 结论: E 大处φ 不一定高； φ 高处E 不一定大。 负电荷电场: E大的地方，φ低 思考2. 电场强度为0的地方，电势是否一定为 0？ O点：E =0，φ≠0 .O .O O点： φ=0，E ≠0 结论2: E为0处, φ不一定为零; φ为0处，E不一定为零。 思考3. 如图，在场强为E的匀强电场中，沿电场线方向建立一直线坐标系，O为原点，取O点的电势为0，则坐标为x 处的P电势是多大？ E o P x x φ o 在φ-x图象中， 斜率大小表示场强大小。 【练习1】如图所示为某一电场的电场线和等势面。已知φa=5 V，φc=3 V，ab=bc，则（ C ） A．φb=4 V B．φb＞4 V C．φb＜4 V D．上述情况都有可能 【练习2】如图所示，一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN。P点在y轴右侧，MP⊥ON。则下列说法正确的是（ A ） A．M点的电势比P点的电势高 B．将负电荷由O点移动到P点，静电力做正功 C．M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差 D．M、N两点间的电势差等于O、M两点间的电势差 【练习3】如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0 V，A点处的电势为6 V，B点处的电势为3 V，则电场强度的大小为（ A ） A.200 V/m B. V/m C.100 V/m D. V/m $