10.3.1电势差和电场强度的关系 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 新课标物理必修3 电 场 力 电场强度.电场线 电势.电势差.等势面 电 势 能 电场 知识结构 电场力的性质 电场能的性质 ？ 2 如图，表示某一匀强电场的等势面和电场线。 沿场强方向选取A、B两点，设A、B两点间的距离为d，电势差为UAB，场强为E;把正电荷q由A点移动到B点，则电场力所做的功： 从力的角度： 从能的角度： 由上两式得: Ｗ=Fd Ｗ= qUAB UAB=Ed d A B E 在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。 =qEd 一、电势差与电场强度的关系 怎样将电势差、场强联系起来？ 思考与讨论： A B L 如图，在匀强电场E中，有相距为L的A、B两点，两点连线与场强方向成α角。则A、B两点间的电势差为 U=EL，对不对？ E α Bˊ d 从力的角度： ＷAB=FLcosα 从能的角度： ＷAB=qUAB 由上两式得： UAB=ELcosα =qELcosα ∴ UAB=ELcos= Ed 沿曲线从A运动到B结果是否改变？ UAB=Ed与移动的路径无关 在非匀强电场中有没有这样的表达式？电势差与路径有没有关系？ 不变 没有 d是两点沿场强方向的距离。 d A B E A B L E α Bˊ d 将正电荷从B移到A，如何求两点间的电势差？ UBA=-UAB=-Ed 注意：U=Ed和E =U/d的适用条件是： （1）匀强电场 （2）d是两点沿场强方向的距离。 或：E=UAB/d（计算式） 2、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的电势差。 UAB=Ed 1、在匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积。 小结 问题: 沿AB、AC、AD三个方向，哪个电势降落得快？ A B d q E C L 3、场强E的方向是电势降落最快的方向。 D 单位长度内沿哪个方向电势降得多？ (适用所有电场) 4、电场强度三个公式的区别： 区别 公式 公式含义 适用范围 E = F q E = k Q r2 E = U d 是电场强度的定义式 任意电场 是真空中点电荷电场的场强计算公式 真空中点电荷电场 是匀强电场的场强的计算公式 匀强电场 问题：非匀强电场中，等差等势面之间的距离相等吗？ 结论：等差等势面密处场强大，等势面疏处场强小。 可以用U=Ed 来定性判断非匀强电场问题. 推论2　匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示. 技巧点拨 练习1．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，由此可得d点的电势等于多少伏？ a b c d · · Φ=-3V Φ=9V 方法2：延长ab 方法3：连接bd,ac交点为O， Φo=6V,Ubo=Uod=3V,Φd=9V 方法1:Uad=Ubc, Φd=9V 或Uab=Ucd, Φd=9V 练习2.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，点A处的电势为6 V, 点B处的电势为3 V, 则电场强度的大小为 ( ) A. 200V/m B. C. 100 V/m D. O x(cm) y(cm) A(6,0) B(0, ) ● ● A d=1.5cm=1.5×10-2m E=U/d=200V/m 方法1：找等势面 方法2：电场强度的合成与分解法 Ex=UOA/dOA=100V/m，方向沿-x方向 Ey=UOB/dOB≈173V/m，方向沿-y方向 【类演】一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是（ ） A．电场强度的大小为2.5 V/cm B．坐标原点处的电势为1 V C．电子在a点的电势能比在b点的低7 eV D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV O x/cm 2 4 6 8 4 6 2 y/cm a c b ABD （1）负电、－0.2J；（2）104V； （3）106v/m 练习3. 如图所示，在匀强电场中，有A、B两点，它们间距为2cm ，两点的连线与场强方向成60°角。将一个不知道电荷性质，电量为2×10-5C的电荷由A移到B，其电势能增加了0.2J。求： （1）判断电荷带正电还是负电？由A到B电场力做的功WAB？ （2）A、B两点的电势差UAB为多少？ （3）匀强电场的场强的大小？ 如图所示,匀强电场中三点A、B、C