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 第三节 电势差与电场强度的关系 知识讲解 场强度大的的地方电势是否一定高？反之又如何？ A B C D 结论1: E大处φ不一定高(低)；φ高处E不一定大(小) EA>EB ,φA>φB EC>ED ,φC<φD 问题探究1 2 电场强度为零的点电势一定为零吗？反之如何呢？ O点：E=0，φ ≠0 O点：φ =0，E ≠0 结论2: E为零处,φ不一定为零;φ为零处E不一定为零 场强E 与 φ 无直接关系 o o 取无穷远处为零电势点 问题探究2 3 知识讲解 若沿场强方向移动电荷 从力的角度： Ｗ= Fd = qEdAB ① 从能的角度： Ｗ= qUAB ② 由 ① ② 两式得:UAB = EdAB 　 两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 E A B q + F d 问题探究3 正确吗 4 知识讲解 L M E A B θ + + q F d UAB = E d 若不沿场强方向移动电荷 问题探究4 这就是匀强电场中电势差等于电场强度的关系。接下来我们一起更深入学习？ 5 一、电势差与电场强度的关系 或 1.关系式: 在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积。 在匀强电场中电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值，也就是说电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。 2.对𝑼 = 𝑬𝒅和几点说明： (1)只适用匀强电场,对于非匀强电场，可做定性判断。 (2)是沿场强方向的两点间的距离。 (3)单位关系：1N/C = 1V/m 。 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. 电势差 电场强度E 定义式 大小 方向 联系 数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时，电场力所做的功 数值上等于单位正电荷受到的电场力 标量、无方向 矢量，规定正电荷在该点所受电场力的方向为正方向 沿电场线方向电势逐渐降低，电势逐渐降低最快的方向是电场线的方向。 二、电势差与电场强度的区别与联系 三、电场强度三个公式的区别 公式 公式含义 适用范围 电场强度的定义式 任意电场 真空中点电荷电场的场强计算公式 真空中静止点电荷电场 匀强电场的场强的计算公式(为沿场强方向的距离) 匀强电场 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 随堂练习 1.如图所示，A、B两点相距10 cm，E＝100 V/m，AB连线与电场线方向的夹角θ＝120°.A、B两点间的电势差为(　　) A．5 V　　　　　　 B．－5 V C．10 V D．－10 V B d 0.05=-5V 随堂练习 2.如图所示，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC 的中点，A、B、C 构成一个直角三角形，AB长为1 m，电场线与三角形所在的平面平行．已知φA＝5 V、φB＝－5 V、φC＝15 V，由此可以判断(　　) A．电场强度的方向由C 指向B B．电场强度的方向垂直AD连线斜向上 C．电场强度的大小为10 V/m D．电场强度的大小为 V/m D E 3.如图，A、B、C三点在匀强电场中，AC⊥BC ，∠CAB＝37°，BC＝10 cm，把一个电荷量q＝1×10－5 C的正电荷从A移到B，静电力不做功；从B移到C，静电力做功为－8×10－3 J，则该匀强电场的电场强度大小和方向是(cos 37°＝0.8) A.800 V/m，垂直AC向下 B.800 V/m，垂直AC向上 C.10 000 V/m，垂直AB斜向下 D.10 000 V/m，垂直BC斜向上 √ 随堂练习 由题意，将正电荷从A移到B，静电力不做功，则A与B电势相等，AB连线是一条等势线。 因为沿电场线方向电势降低，故电场强度方向垂直AB斜向下。故选C。 4.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。 随堂练习 小结 一、电势与电场强度的关系 大处不一定高；高处也不一定大 无直接关系 为零处不一定为零，为