1.6 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选修3-1

第一章 静电场 1.6 电势差与电场强度的关系 一、电势差与场强的关系 引入：电场强度为E的匀强电场，电荷q从A点移动到B点，AB间距离为d。静电力做功多少？ E d q A B 从能量的角度： W= qUAB ① 从力的角度： W= Fd = qEd ② 由 ① ② 两式得:　 匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场方向距离的乘积；场强大小在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差。 根据 可知，场强的另一单位为V/m。 单位1V/m=1N/C 一、电势差与场强的关系 一、电势差与场强的关系 对 的理解： ①对d的说明：d必须是沿着场强方向的距离。 ②由 可知，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。 ③方向关系：电场中电场强度的方向为电势降低最快的方向。 ④物理意义：电场强度是电势对空间位置的变化率。 例1．如图所示,匀强电场场强E=100V/m，A、B两 点相距10cm，AB连线与电场线的夹角为60°,则 V 5 一、电势差与场强的关系 电场强度三个公式对比 场强定义式 点电荷场强 决定式 匀强电场场强的计算公式 适用任何电场 适用真空中点电荷电场 适用匀强电场 C 二、公式UAB=Ed的应用 （该公式依然只适用于匀强电场） 如图所示，匀强电场场强为E，A与B两点间的距离为d，AB与电场线夹角为α，则A与B两点间的电势差为（　　） A．Ed B．Edcosα C．Edsinα D．Edtanα 例3． B 三、在非匀强电场中，应用UAB=Ed定性分析问题 在等差等势面中等势面越密的地方电场强度就越大，如图甲所示。再如图乙所示，a、b、c为某条电场线上的三个点，且距离ab＝bc，由于电场线越密的地方电场强度越大，故Uab<Ubc。 如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa=50V，φc=20V，则a、c连线中点b的电势φb为（　　） A．等于35V B．大于35V C．小于35V D．等于15V 例4． C 如图所示的是某电场中的三条电场线，C点是A、B连线 的中点。已知A点的电势φA＝30 V，B点的电势 φB＝－20 V，则下列说法正确的是(　　)  A．C点的电势φC＝5 V B．C点的电势φC＞5 V C．C点的电势φC＜5 V D．负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能 例5． C 三、“等分法”求解匀强电场的电场强度 三、“等分法”求解匀强电场的电场强度 三、“等分法”求解匀强电场的电场强度 如图所示，在匀强电场中有一平行四边形ABCD，已知A、B、C三点的电势分别为φA=12V，φB=8V，φC=2V，则D点的电势为（　　） A．8V B．6V C．4V D．1V 例6． B √ √ 例2．如图所示，空间中存在平行于三角形ABC所在平面的匀强电场。已知AC⊥BC，∠ABC＝60°，BC＝20 cm。将一电荷量q＝＋1×10－5 C的电荷从A点移到B点，电场力做功为0，从B点移到C点，电场力做功为－×10－3 J，则(　　) A．将该电荷从B点移到C点，其电势能减小 B．A点的电势高于B点的电势 C．该匀强电场的场强大小为1 000 V/m，方向垂直于AB斜向下 D．将该电荷从A点移到C点，电场力做功为×10－3 J 等分法： 由于匀强电场中沿任意一条直线电势降落都是均匀的，那么如果把两点间的距离分为n段，则每段两端的电势差等于原电势的，像这样采用等分间距求电势的方法叫做等分法。 1．方法介绍 先由等分法确定电势相等的点，画出等势线，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。 2．两个结论 结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝，如图甲所示。 结论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。 例7．(多选)实践中常通过描出等势线的方式确定电场的情况。如图所示，在平行于纸面的匀强电场中，有OP、OQ两条线段，且OP＝2 cm，OQ＝8 cm，OP、OQ夹角为60°，现测得O、P间电势差是－3 V，O、Q间电势差是－12 V，则(　　) A．P、Q间电势差为9 V B．P、Q间电势差为－9 V C．电场强度大小为100V/m D．电场强度大小为150 V/m $$