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教科版（2019）必修第三册

电势差与电场强度的关系 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 温故知新 关系 新课导入 一 等势面的疏密与电场强度大小的关系 图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的——等差等势线。 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。 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。 1、等势面越密的地方场强越大。（适用于任何电场） 思考 为什么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？ 电场线是描述电场强度的，等势线是描述电势的，电场线和等势线的疏密存在对应关系，表明电场强度和电势之间存在一定的联系。 二 匀强电场中电势差与电场强度的关系 问题1：电场强度大的地方电势是否一定高呢？反之又如何呢？ 电势与电场强度之间有什么关系呢？ 结论1:E大处φ不一定高(低)；φ高处E不一定大(小) 问题探究 问题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 o o 取无穷远处为零电势点 【结论】电势φ与电场强度E间并无直接关系。 问题3：电荷＋q从A运动至B，静电力所做的功从力和位移的角度怎么计算？ 电场为匀强电场，静电力为恒力 F＝qE，方向水平向右， 力、位移方向一致，WAB＝Fl＝qEd。 问题3：从功能关系的角度怎么计算电荷＋q从A运动至B静电力所做的功？ 静电力做功 WAB＝EpA－EpB＝qUAB 由问题3能得到什么结论？ qUAB＝qEd UAB＝Ed 问题4：若A、B不在同一条电场线上，还能得出问题3的结论吗？ WAB＝Flcosα，α为AB与电场线方向的夹角，由于lcosα＝d，故WAB＝qEd。又因为WAB＝qUAB，故有qUAB＝qEd，从而得到UAB＝Ed。 1.定义：在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。 或 2.公式： 一、电场强度与电势差的关系 （d是匀强电场中两点沿电场方向的距离） （只适用于匀强电场） （1）由 表明，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。 4.说明： 3.单位：伏每米（V/m） 1V/m=1N/C （2）电场强度E的方向是电势降低最快的方向。 E A N P M 【例题1】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一 2×10-5 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-5 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。 典例分析 沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等 WAB=FABlAB=qUAB WBC=FBClBC=qUBC FAB= FBC UAB= UBC A B C AC连线的中点B的电势与A、C两点的电势的关系。 二、E=的两个推论关系 在匀强电场中沿同一方向任意相等距离上的电势差相等。 N M E C A B 推论1：匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。 E A Ｂ C D AB//CD AB=CD=L 推论2：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。 UAB =UCD 推广：若AB//CD ，则 “等分法”原理 　　在匀强电场中,沿任意一个方向,电势下降都是均匀的,所以在同一方向上相同间距的两点间电势差相等。如果把某两点间的距离平均分为n段,则每段两端点间的电势差等于原电势差的   。 【例2】如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6×10－8J，AB长6cm，AB与AC的夹角为60°，求： (1)场强方向；(2)设B处电势为1V，则A处电势为多少； (3)A处的场强大小；(4)电子在A点的电势能． 【答案】(1)场强方向由C至A；(2) φA=－5 V；(3) E=200 V/m；(4) Ep=5 eV 【例3】如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为1m的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为10V、20V、30V，求E点电势及该匀强电场场强大小方向。 等分法 【解析】因不满足匀强电场中的推论使用条件，我们采用另一种求解方法，平分法： 如图，连接AC，则线段AC间某点的电势等于φB=20V。据此分析，线段AC中点M即20V