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

10.3 电势差和电场强度的关系 人教版（2019）高中物理（必修 第三册） 第十章 静电场中的能量 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 电场力F 电场强度E 点电荷电场 电场力做功W W=Flcosθ 电势能Ep 电势 WAB = EpA - EpB WA0 = EpA 电势差UAB E = k ？ E A + B q d 电势差与电场强度的关系推导： = qEdAB WAB = qUAB ⸫ UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB WAB = FdAB F 若不沿电场方向 取点，还成立吗？ 电场力F 电场强度E 点电荷电场 电场力做功W W=Flcosθ 电势能Ep 电势 WAB = EpA - EpB WA0 = EpA 电势差UAB E = k ？ 电势差与电场强度的关系推导： = qEdAB WAC = qUAC UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB WAC = Flcosθ F E A + B q d C l ) θ = FdAB ⸫ = q(A - C) = q(A - B) = qUAB 非匀强电场成立吗？ 电势差与电场强度的关系: （适用于匀强电场） 电场强度的另一个单位： 伏/米（V/m） 电场强度数值 = 如何证明： 1V/m = 1N/C 沿电场线方向的距离！ 或 N/C 思考1：计算时代入正负号吗？ UAB = EdAB 或 E =UAB/dAB UAB = EdAB 通常取正值 沿电场方向每单位距离上降低的电势差 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。 公式： 一、电势差与电场强度的关系 1.对U=Ed 的理解 （1）只适用于匀强电场，对于非匀强电场，可做定性判断 （2）d 为沿场强方向的距离 二、电势差与电场强度的关系的理解 2.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) 判断1：沿电场线方向电势逐渐降低，电势逐渐降低的方向就是电场线的方向。 E A N P M × 电势降低最快的方向是电场强度E的方向。 E A Ｂ C θ UAB=UBC 结论：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。 A Ｂ C D E 拓展1：试证明UAB与UBC大小关系？ 拓展2：试证明UAB与UBC大小关系？ A Ｂ C 因为：WAB=FABlAB=qUAB WBC=FBClBC=qUBC 且FAB< FBC 故：UAB<UBC + 例题精讲 如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一 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。 解（1）两金属板间的电场强度 ，带电粒子所受的静电力 ，则 有 （2）静电力远大于重力2×10-14N，因此重力可忽略不计。 带电粒子运动的加速度 ，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 ，则 + 例题精讲 如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一 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。 （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（3）当d'＝2d时， 则 带电粒子所受的静电力的大小是4×10-11N，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2×10-11N，速度仍然是40 m/s。 当两极板间距增大，会影响什么？不会影响什么？如何快速得出结论？ + 例题精讲 如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一 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。 （2）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。 解（2）从M至N，电场力做功，当两极板间距离增大，电势差并没有变，电场力做功相同，由 得 1、如图所示，在某电场中画出了四条电场线，C、D两点是AB连线的三等分点。已知A点的电势为φA＝30 V