第3节 电势差与电场强度的关系（教学课件）物理鲁科版2019必修第三册

第二章 电势能与电势差 第3节 鲁科版2019 高中物理必修三 电势差与电场强度的关系 在一场强为E的匀强电场中，A点电势为 。B点电势为 ，若把一正电的试探电荷，带电量为q，从A点移动到B点，A与B的距离为d，则电场力做多少功？ 解：依题意，可知静电力做功WAB＝qEd 思考与讨论 若从电势能变化的关系： E q A B + F Administrator (A) - 一 电势差与静电力做功 （一）、电势差 1、定义： 物理学中，电场中两点间电势的差值，称为电势差。也称电压。 2、符号： 3、定义式： 若电场中，A点电势为 。B点电势为 4、单位： 伏特 符号：V 5、电势差是标量： 电势差有正负。如UAB值为正，表示 ；若负表示 思考与讨论 E q A B + F 电荷q从A点移动到B点电场力做功: 静电力做的功等于电荷量与两点间电势差的乘积。 （二）、静电力做功 1、静电力对电荷做的功WAB等于电荷量q与两点间电势差UAB的乘积 2、电子伏特(eV) 一个电子在电势差为1V的两点间移动时，电场力做的功是： 人们在研究原子和原子核的时候，常用电子伏特(eV)作为能量的单位。 例题分析 质子从正极板到负极板，静电力做的功 1、如图所示，一个质子以一定初速度水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域。 两板间的电势差U= 3.0 ×105 V，电荷量q=1.60×10-19C。求质子从正极板运动到负极板时静电力做的功。 若将质子改为电子： 将电子从正极板移到负极板，静电力做负功。 例题分析 2、如图所示，在电场中一个电荷量为-6×10-6 C的电荷从A点移到B点，静电力做功为3×10-5 J。 求A、B 两点间的电势差。 由 得 ②计算时功与电荷的正负需代入计算 ①计算式适用任何电场 思考与讨论 电荷q从A点移动到B点电场力做功: E q A B + F d 二 匀强电场中电场强度与电势差的关系 二、匀强电场中电场强度与电势差的关系 1、描述： 匀强电场中，电场强度的大小等于两点间电势差与这两点沿电场强度方向的距离之比。 2、公式： ①匀强电场中，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。 ②匀强电场中，沿电场方向距离相等的两点，电势差相等。 3、场强的另一单位： 思考与讨论 A B E C θ 1、匀强电场中沿AB、 AC 两个方向，哪个电势降落得快？ BC垂直于电场，为等势面， 且AB距离大于AC距离 匀强电场中沿电场方向电势降低最快 因此沿AC方向电势降下低最快 思考与讨论 2、匀强电场中AB=BC=CD，判断UAB、UBC、UCD的大小关系？ 由几何关系可知，线段AB、BC、CD沿电场方向的距离相等， 匀强电场中，同一直线上距离相等的点电势差相等 dAB=dBC=dCD 由 可得 3、匀强电场中，AB∥CD ,且距离AB=CD，比较UAB、UCD的大小 思考与讨论 A B E C θ D AB∥CD且AB=CD，由几何关系可知，AB与CD沿电场方向的距离相等。 由 可得 匀强电场中，平行且等距的两点间电势差相等。 例题分析 3、如图所示，两块金属板之间的电场为匀强电场，两板间的电压U=3×103 V，两板间距离 d = 20cm。质子质量m=1.67 × 10-27 kg , 电荷量q = 1.60 ×10-19 C，取重力加速度 g = 10 m/s2 。 ( 1 ) 求匀强电场的电场强度大小。 ( 2 ) 质子在电场中A点受到的静电力和重力的大小。 解 设电场强度为 E，质子在电场中受到的静电力为 F，重力为 G。 (1) 匀强电场的电场强度 (2) 质子受到的静电力 (3) 质子受到的重力 微观粒子在电场中受到的静电力比重力大得多，所以在分析微观粒子在电场中的运动时重力通常可忽略不计。 例题分析 4、若一匀强电场的场强为1.0×104 V/m，在平行于电场的平面上画半径为10cm 的圆，在圆周上取三点A、B、C ，如图所示。请分别计算A、B间和B、 C间的电势差。 解 已知 由 得 例题分析 5、a、b、c、d是匀强电场中的四个点，正好处于矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知： 求： a b d c 20V 24V 4V 在匀强电场中，平行且等距的两点间电势差相等。 思考与讨论 请确定电场的方向 a b d c 20V 24V 4V 8V 8V 12V 16V 20V ①匀强电场中，同一直线上距离相等的点电势差相等。 1）将bd连线并5等分。可得各点电势，如图。 2）过电势相同的点做直线，可得到匀强电场中的一个等势面。 等势面 ②电场中，电场方向与等势面垂直，且由电势高指向电势低。 3）过等势面做垂线。 4）标出方向。 E 例题分析 6、如图所示为某一电场的电场线和等势面。已知 ，ab=bc，b点电势为 ，b、d在同一等势面上。 表示点电荷q从a点移到c点静电力做功 的大小， 表示点电荷q从a点移到c点静电力做功的大小 ，则（ ） E a b c d 电场中，电场线密的地方场强大，等差等势面也相对密集，所以Uab>Ubc， ，B对A错。 Uac>2Udc， ，D对C错。 故选BD。 例题分析 7、如图在x轴上固定两个点电荷Q1、Q2 ，Q2位于坐标原点O、轴上有M、N、P三点，间距MN=NP。Q1、Q2在轴上产生的电势 随 x 变化的关系如图乙。则（ ） A、M点电场强度大小为零 B、N点电场强度大小为零 C、M、N间电场方向沿x轴负方向 D、一正试探电荷从P移到M的过程中，静电力做功 图象上某点切线的斜率可表示该点处电场强度的大小。 由乙图知N处图象斜率为0，即电场强度为0，B对A错。 从M到N处电势逐渐降低，电场方向由电势高指向电势低，沿x轴正向，C错。 |UNM|>|UPN|,由W=qU得|WPN|<|WNM|,D错。 故选B。 作业 $$