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 本节目标 1.理解电容的定义。 2.掌握电容的计算公式，并能用来进行有关的计算。  3.了解影响平行板电容器电容大小的因素。 4.了解平行板电容器电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。 复习引入 1、电场有哪些性质？描述电场性质的物理量有哪些？ 力的性质 ： 能的性质 ： 电场强度（用电场线形象的描述） 电势、电势差（用等势面形象的描述） 2、既然场强、电势、电势差都能描述电场的性质，它们之间是否有什么关系呢？ 3 问题引入 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。这是为什么呢？ 1、电场强度与电势有关 猜想： 2、电场强度与电势差有关 3、电场强度与电势和电势差都有关 4 问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？反之又如何呢？ EA > EB 且 A > B EC> ED 且 C<D E大不一定高；高E不一定大。 一、电势与电场强度的关系 5 问题2：(若规定无穷远处为零电势点)电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？ 无直接关系 O O 对O点：E=0，≠0 对O点：=0，E≠0 E为零不一定为零，为零E不一定为零。 电势与电场强度的关系 6 如图所示，在匀强电场中，把电荷q从A移到B电场力做功： d为A、B沿场强方向上的距离 E B A W=qUAB 电势差与电场强度的关系 W=qEd U=Ed 7 匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场力方向距离的乘积。 【说明】 ①只适用于匀强电场；对于非匀强电场，可做定性判断。 ②d：沿场强方向的距离 电势差与电场强度的关系 U=Ed 8 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. 由此式可推出E的单位为V/m （1 V/m=1 N/C ） ①在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间的电势差相等； ②在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点电势差相等。 电势差与电场强度的关系 由U=Ed E=U/d 9 电势差与电场强度的关系 E B A 如图，在匀强电场中任意画一根直线，与电场线分别相交于A、B、C、D四点，试判断UAB、UBC、UCD间的关系。 C D 10 2、公式： A B E C θ 4、场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差. 电场强度的另一种表达式 5、单位：1 V/m=1 N/C 1、在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场强度方向的距离之比。 3、物理意义：反映电势随空间位置变化的快慢。 11 思考： (1)沿AB、 AC 两个方向，哪个电势降落的快？ A B E C θ (2)为什么电场线越密等势线也越密呢？ 场强E的方向是电势降落最快的方向。 电场强度的另一种表达式 12 13 14 15 16 五、三个电场强度公式的比较 公式 物理含义 适用范围 电场强度大小的定义式 适用于一电场 真空中点电荷电场强度的决定式 在真空中，场源电荷Q是点电荷 匀强电场中电场强度的计算式 匀强电场 1.水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态，现将电容器两板间的距离增大，则( 　　) A.电容变大，质点向上运动 B.电容变大，质点向下运动 C.电容变小，质点保持静止 D.电容变小，质点向下运动 Ｄ 课堂练习 2.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点。如图所示，用E表示两极板间场强，U表示电容器的电压，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（　　） 　A.U变小，E不变 　B.E变大， EP不变 　C.U变小，EP不变 　D.U不变，EP不变 AC ＋ P － 随堂检测 3.给带一定电荷量的电容器进行充电，所带电荷量增加。下列说法正确的是（　　） A．电容变小 B．电容不变 C．电容变大 D．电荷量与两极板间电压比变大 B 课堂小结 一、电容器：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。 1. 固定电容器：电容固定不变。 二、常用电容器 2. 可变电容器：通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容。 击穿电压、额定电压、电解电容器的极性 三、电容器使用时应注意的问题 五、电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容。 六、平行板电容器的电容 四、电容器充放电 1.将电容器两个极板带上等量异种电荷的过程，叫电容器的充电。 2.用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。 二、求电场强度三公式比较 物理含义 引入过程 适用范围 E＝eq \f(F,q) 定义式 F∝q，F∝E那么eq \f(F,q)就与q无关了，只与E有关 所有电场 E＝keq \f(Q,r2) 真空中点电荷 场强决定式 E＝eq \f(F,q)和F＝keq \f(Qq,r2) 得出 真空中 点电荷 E＝eq \f(U,d) 匀强电场 场强定义式 W＝qU和 W＝qEd 匀强电场 三、电场强度、电势、电势差、电势能比较 电场强度 电势 电势差 电势能 意义 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 描述电场力做功的本领 描述电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量 定义 E＝eq \f(F,q) φ＝eq \f(Ep,q)(Ep为电荷在该电势点的电势能) UAB＝eq \f(WAB,q) Ep＝φq 单位 N/C，V/m V，J/C V，J/C J 矢标性 矢量，方向为正电荷的受力方向 标量，但有正负，正负只表示大小 标量，但有正负，正负只表示电势的高低 正正得正(正电荷在正电势位置有正电势能)，负正得负，负负得正 决定 因素 场强由电场本身决定，与试探电荷无关 电势由电场本身决定，与试探电荷无关，其大小与参考点的选取有关，有相对性 由电场本身决定，与试探电荷无关，与参考点的选取无关 由电荷量和电荷所在位置的电势决定，与参考点选取有关，有相对性 四、静电学公式中符号处理 只代 入大 小计 算　 F＝keq \f(Qq,r2) q和Q只代入大小，F也只能得出大小，方向另行判断 F＝qE，(E＝eq \f(F,q)) q和E只代入大小，F也只能得出大小，方向另行判断 E＝keq \f(Q,r2) Q和r只代入大小，E也只能得出大小，方向另行判断 U＝Ed或E＝eq \f(U,d) E和d只代入大小，U也只能得出大小，符号另行判断 代入符号 进行计算 Ep＝qφ q和φ带符号进行运算，结果Ep也包括符号 WAB＝qUAB q和UAB带符号进行运算，结果WAB也包括符号 $$