10.3 电势差与电场强度的关系 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十章 静电场中的能量 人教版 必修三 第三节 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。 为什么？ 新课导入 问题探究：电势差与电场强度的关系？ 如图是一匀强电场，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为UAB，A、B之间相距为d，现将一个电量为+q的电荷由A移到B，你可以用几种方法计算电场力所做的功？ E A B 从恒力做功的角度： 从能量转化的角度： 则有： （d为A、B两点沿场强方向上的距离） 结论：两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。 问题探究：电势差与电场强度的关系？ 在上面的讨论中，如果A、B两点不在同一条电场线上，还能得出以上结论吗？请尝试进行论证。 E A B 从恒力做功的角度： 从能量转化的角度： 则有： （d为A、B两点沿场强方向上的距离） 结论:匀强电场中两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 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。 一、电势差与电场强度的关系 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) 二、电势差与电场强度的关系的理解 1.对E= 的理解 （1）这个式子表示在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。 （2）由此式可推出E的单位为V/m(1V/m=1N/C) 知识讲解 区别公式 物理含义 适用范围 说明 电场强度大小的定义式 一切电场 q为试探电荷的电荷量 真空中点电荷场强的决定式 真空中，场源电荷Q是点电荷 Q为场源电荷的电荷量 匀强电场中场强的决定式 匀强电场 d为沿电场方向的距离 电场强度的三个表达式的比较 更多模板亮... text has been truncated due to evaluation version limitation. 8 例1、如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，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？ 解： （1） 典例精析 （2）静电力远大于重力2×10-14N，因此重力可忽略不计。 ① ② 联立解得： ③ ④ 联立解得： 解： （3） 典例精析 静电力远大于重力2×10-14N，因此重力可忽略不计。 ⑤ ⑥ 联立解得： ⑦ ⑧ 联立解得： 2.如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为φa＝20 V，φb＝50 V，则a、b连线的中点c的电势φc应为 A.φc＝35 V B.φc>35 V C.φc＜35 V D.无法判断φc的高低 √ 由题图知，ac段电场线比bc段电场线密，则ac段电场强度较大，根据公式U＝Ed可知，c、a间电势差Uca大于b、c间电势差Ubc，即φc－φa>φb－φc，φc> ＝35 V，故选B。 2.匀强电场中可以得到下面两个结论： ②匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点电势差相等. 如图AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UDC(或φA－φB＝φD－φC)， 同理有UAD＝UBC ①匀强电场中的任一线段AB的中点C 的电势 二、电势差与电场强度的关系的理解 3.确定匀强电场中的电势（等分法） 二、电势差与电场强度的关系的理解 若匀强电场中有A、B、C三点位置如图所示，他们的的电势分别为3V、6V、12V，作出周围的电场线分布（至少画三根电场线） A C B 1、连线找等势点 2、连接等势点画等势线 3.画电场线，注意从电势高处指向电势低处，并且电场线与等势面处处垂直 （非常重要，快记！） E 练习3．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，