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文档简介

电势差与电场强度的关系 一、教学目标1定性掌握电势差与场强的关系。2定量掌握匀强场中电势差与场强的关系。二、重点、难点分析1 场强方向电势降低最快的方向。2U=Edd为沿场强方向两点所在等势面间距离。三、主要教学过程场强是跟电场对电荷的作用力相联系的,电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的。那么场强与电势差有什么关系呢?我们以匀强场为例来研究。前面讲过,沿着电场线方向,也就是沿着场强的方向,电势越来越低,从图中可以看出沿AB、AD、AC方向,电势都在降低,但沿AB方向距离最短,即降低得最快,而AB方向即为场强方向,可见场强的方向是指向电势降低最快的方向。1场强方向是指向电势降低最快的方向。我们再来研究场强和电势差的数量关系。设AB间距离为d,电势差为U1,场强为E。把正电荷q从A点移到B时,电场力qE所做的功为W=qEd。利用电势差和功的关系,这个功又可求得为W=qU,比较这两个式子,可得W=qEd=Uq,即U=Eq。这就是说,在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势场等于场强和这两点间距离的乘积。如果不是沿场强方向的呢?例如 AD两点间电势差仍为U,设AD间距离s,与AB夹角,将正电荷从A移动到D,受电场力方向水平向右,与位移夹角,故电场力做功为 W=Eqs cos,s cos=d,所以 W=Eqs cos=Eqd。利用电势差和功的关系,W=qU,比较这两个式子可得U=Escos=Ed。d为AB两点间距离,也是AB所在等势面间距离或者可以说是AD两点间距离s在场强方向的投影。2U=Ed。U为两点间电压,E为场强,d为两点间距离在场强方向的投影。3由U=Ed,得 E=Ud,可得场强的另一个单位:Vm。所以场强的两个单位 伏米,牛库是相等的。注:此公式只适用于匀强场。例 匀强电场 E=200 NC,UAC=5V, AB间距离多少?UAC Ed例 匀强电场电场线与AC平行,把108C的负电荷从A移至B的电场力,做功6108J,AB长 6cm求:(1)场强方向;(2)设 B处电势为 1V,则A处电势为多少?(3)场强为多少?电子在A点电势能为多少?解 (1)将负电荷从A移至B,电场力做正功,所以所受电场力方向沿A至C,又因为是负电荷,场强方向与负电荷受力方向相反,所以场强方向应为C至A方向。(2)由W=qUUWq6108J108C6V即AB两点间电势差为 6V。沿电场线方向电势降低,B点电势高于A点电势。U=UBUA,UB=1V,UA=UBU,UA=1V6V=5V,即A点的电势为5V。(3)由B向AC做垂线交于D,D与B在同一等势面上。UDA=UBA=U=6V,沿场强方向AD两点间距离为003m= 200Vm。(4)电子在A点的电势能 E=qU=(e)(5V)=5eV(注:计算电势能时要带号运算。)例 一个105C的电荷从电场外移到电场内一点A,外力克服电场力做功0.006J,则A点电势为多少?如果此电荷从电场外移到电场内另一点 B时,电场力做功是 0.002 J,则AB两点间电势差UAB为多少? 如果有另一个电量是 02C的负电荷从 A移到 B,则电场力做正功还是负功,大小是多少?解 (1)正电荷在场外时电势能、电势均为零,从场外移至A点电场力做负功,所以电势能增加,即在A点正电荷具有的电势能为正,A点的电势也为正,又因为W=qUA,所以UA=Wq=0.006J105C=6102V, U=0,UA=UAU, UA=6102V(2)W=qUAB,UAB=Wq=0.002J105C=2102V。(3)将105C的正电荷从A移至B时电场力做正功,如果将负电荷从A移到B,负电荷所受电场力方向与正电荷所受电场力方向相反,电场力对正电荷做正功,对负电荷做功为负,大小为 W=qUAB=0.2C2102V=40J例 如图所示,平行板电容器与电池相连,当二极板间距离减小后,则二板间的电压U和电场强度E,电容器电容C及电量Q与原来相比 AU不变,E不变,C不变,Q不变BU不变,E变小,C变小, Q变小CU不变,E变大,C变大,Q变大DU不变,E不变,C变大,Q变小解 因为平行板电容器始终与电源相联,所以两板间电压不变。根 d减少,E增大。根据两板所

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