10.3 电势差与电场强度的关系 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

10.3 电势差与电场强度的关系 电势差与电场强度的关系 电场强度的另一种表述 目录 CONTENTS 1 2 复习引入 电场力做功与路径无关 电势 电势差 电场强度 电场力的功 电场力 电势能 ？ + 问题一：在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，A、B两点间的电势差为UAB，距离为d, 电场力做了多少功？ 一 电势差与电场强度的关系 1.推导: 问题二：在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？其中AB=l，AC=d；AB和AC的夹角为。 解： 从A到B与从A到C静电力做功相同，电势差也相等！ 一 电势差与电场强度的关系 2.描述 ：在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。 3.公式 ： U—表示两点电势差(取绝对值) E—表示匀强电场的场强 d—表示两点间沿场强方向的距离 4.适用条件 ：匀强电场 也可以用于非匀强电场的定性分析 点电荷周围等差等势面分布间距不相等 A B C WAB=qEABlAB=qUAB WBC=qEBClBC=qUBC EAB< EBC UAB= UBC lAB> lBC E指平均值 5.应用（求电势差的方法） ①应用定义式UAB＝φA－φB来求解。 ②应用关系式 来求解。 ③应用关系式UAB＝Ed(匀强电场)来求解。 【例题1】如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15kg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。 （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？ 练一练： 二 电场强度的另一种表述 1.定义 ：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场强方向的距离之比。 2.公式 ： 3.单位关系： 4.物理意义：描述了沿电场线方向电势下降的快慢 （1V/m 表示沿电场线方向1m 的距离电势下降1v） 5.方向：电场中电势降低最快的方向。 如图所示，B、C、D三点处在同一等势面上，沿A→B、A→C、A→D电势是升高还是降低？哪个方向电势降低最快？ 答案　沿AB、AC、AD三个方向电势都降低，且电势下降的值相等。但AC沿电场线方向，距离最短，单位长度上电势下降最大，即电势降低最快。 6.匀强电场中电势差规律： （1）沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等； （2）在匀强电场中沿同一方向任意相等距离上的电势差相等。 A B C C’ B’ D’ （3）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。 练一练： 【例题2】（多选）（2022·陕西渭南·高二期末）如图所示，在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC，三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心，D、E、F分别为AC、AB和BC边的中点。三角形各顶点的电势分别为φA=4V、φB=8V、φC=12V，下列说法正确的是（　　） A．O点电势为10V B．匀强电场的场强大小为 ，方向由C指向A C．将电子由F点移到C点，电子的电势能减少了2eV D．在三角形ABC内切圆的圆周上，E点电势最低 【正确答案】BC 练一练： [例题3] 平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5 cm，两板间的电压是60 V。试问： (1)两板间的电场强度是多大？ (2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5 cm，P2点离B板也是0.5 cm，P1和P2两点间的电势差为多大？ (3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？ (2)P1P2沿电场方向的距离为 d12＝5 cm－(0.5＋0.5) cm＝4 cm 根据公式U12＝Ed12＝1 200×4×10－2 V＝48 V。 (3)由公式U1B＝φ1－φB＝Ed1B＝1 200×4.5×10－2 V＝54 V，得φ1＝54 V。 同理U2B＝φ2－φB＝Ed2B＝1 200×0.5×10－2 V＝6 V， 得φ2＝6 V。 答案　(1)1 200 V/m　(2)48 V　(3)54 V　6 V 练一练： × √ × √ √ 小结： 电场力 电场力做功与路径无关 电势 电势差 电场强度 电场力的功 电势能 ？ 小结： 感谢倾听 解析　(1)根据公式E＝代入数据得E＝＝1 200 V/m。 (1)电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关。( ) (2)电势差是一个标量，但是有正值和负值之分。( ) (3)由UAB＝可知，UAB与WAB成正比，与q成反比。( ) (4)UAB＝8 V，表示A点电势比B点高8 V。( ) (5)若电场中两点间的电势差UAB＝1 V，则单位正电荷从A点移到B点静电力做功为1 J。( ) $$