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

第3节 电势差与电场 强度的关系 第十章 2019人教版 必修一 温故知新 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 关系 复习：电场的两大性质： ①力的性质： ②能的性质： 由电场强度描述 可用电场线形象表示 由电势、电势差描述 可用等势面形象表示 电场的这两个性质之间存在着什么关系？ 为了简便我们以匀强电场为例来研究 探究1:匀强电场中，沿场强方向移动电荷，计算电场力做功 从力的角度： Ｗ= Fd = qEdAB ① 从能的角度： Ｗ= qUAB ② 由 ① ② 两式得:UAB = EdAB 　 匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向距离的乘积 E A B q + F d L M E A B θ + + q F d UAB = E d 若不沿场强方向移动电荷 d的含义是什么？ 新知讲解 一、电场强度与电势差的关系 1.定义：在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间沿电场方向距离的乘积。 3.单位：伏每米（V/m） 1V/m=1N/C 2.公式： 适用条件 一定要先分析U的正负！ 4.对公式的理解（分析U的正负） （1）d为沿电场方向的距离。 若电场中两点不沿电场线，d取值应为在电场方向的投影，或等势面间的距离。 若逆着电场方向，则为-d。 一定要判断是否加“-”号 （2）分析电势高低，判断U的正负 5.电场强度的另一种表述 （1）物理意义：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（电势差）。 （2）方向： 沿电场的方向是电势降落最快的方向。 E＝这一比值在非匀强电场中也有意义，它表示两点间的平均电场强度。 思考：沿AB、 AC 两个方向，哪个电势降落的快？ A B E C θ 拓展2 电场强度的三个公式对比 公式 物理含义 适用范围 E＝ 是电场强度大小的定义式 任何电场 E＝k 是真空中点电荷电场强度的决定式 点电荷形成的电场 E＝ 是匀强电场中电场强度的定义式 匀强电场 拓展2 在非匀强电场中，公式U= Ed可用来定性分析问题。 如图乙所示，a、b、c为某条电场线上的三个点，且距离ab＝bc，比较Uab和Ubc大小。 由于电场线越密的地方电场强度越大，故Uab<Ubc。 A B C AB< BC UAB= UBC lAB> lBC 等差等势面越密电场强度越大 为什么点电荷周围等差等势面分布间距不相等？ 拓展3 用等分法分析匀强电场的电势 A C B N M E B A C UAC和UCB的大小有什么关系呢？ （1）匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线相同间距的两点间电势差相等。 (2)匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势为φC＝，如图甲所示。 甲 φC 和 φA φB 有什么关系哪？ 如图，AB为匀强电场中的两点， 如果O1、 O2 、 O3 … On为AB连线的n等分点， 那么O1、 O2 、 O3 … On 也是是A、B间电势差的n等分点。 (3)匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n等分。（几何等分点也是电势差等分点） 乙 (4)在匀强电场中，长度相等且相互平行的两线段端点间的电势差相等，如图乙所示，则UAB＝UDC(或φA－φB＝φD－φC)，同理可知UAD＝UBC ＝ 0。 如图，在匀强电场中AB与CD平行且相等，试判断UAB、UCD的大小关系。 拓展4 关于电场强度与电势的理解 电势为零的地方电场强度也不一定为零，如等量异种点电荷连线的中点。 (4)电势相等的地方电场强度一定相等吗 (1)电场强度为零的地方电势一定为零吗 电场强度为零的地方电势不一定为零，如等量同种点电荷连线的中点； (2)电势为零的地方电场强度一定为零吗 (3)电场强度相等的地方电势一定相等吗 电场强度相等的地方电势不一定相等，如匀强电场； 电势相等的地方电场强度不一定相等，如点电荷周围的等势面。 课 堂 小 结 $$