物理31电势差与电场强度的关系教学内容

1、物理物理31电势差与电场强度的关电势差与电场强度的关系系1 1、电场强度大的地方电势是否一定高呢？、电场强度大的地方电势是否一定高呢？BAEE BADCDCEE 一、电场强度与电势的关系一、电场强度与电势的关系O2 2、电场强度为零的点，电势一定为零吗？、电场强度为零的点，电势一定为零吗？对对O点：点：E00 O对对O点：点：E00结论：结论：电场强度与电势无必然的联系电场强度与电势无必然的联系如图所示：匀强电场的电场强度为如图所示：匀强电场的电场强度为E E，电荷，电荷q q从从A A点点移到移到B B点，点，A A、B B之间的电势差为之间的电势差为U UABAB，A AB Bq qE E

2、距离为距离为d d，试分析电势差，试分析电势差与电场强度的关系？与电场强度的关系？解析：解析：由功的定义可得由功的定义可得: :WFscosqEd 由电场力做功与电势差的关系得由电场力做功与电势差的关系得: :ABWqU由以上两式可得：由以上两式可得：ABU= Ed二、电场强度与电势差的关系二、电场强度与电势差的关系E EA A B Bq q如图如图A A、B B之间的电势差为之间的电势差为U UABAB，距离为距离为l，沿电，沿电场线方向的距离为场线方向的距离为d d。ld d静电力做的功静电力做的功解析：解析：WF cosFdqEd lABWqU得：得：ABU= Ed匀强电场中电势差和电场

3、强度的关系：匀强电场中电势差和电场强度的关系：EdU 结论：结论：适用条件：匀强电场适用条件：匀强电场dd是沿场强方向两点间的距离是沿场强方向两点间的距离UU两点间的电势差两点间的电势差EE匀强电场的场强匀强电场的场强dUE 数值：场强在数值上等于沿场强方向每单位距数值：场强在数值上等于沿场强方向每单位距 离上降低的电势离上降低的电势。方向：电场强度的方向就是电势降低最快的方向。方向：电场强度的方向就是电势降低最快的方向。 即：沿电场线方向电势降落最快即：沿电场线方向电势降落最快如图,在匀强电场中的一条直线上,AB=BC。分析A、B间与B、C间电势差有何关系？提示:设AB=BC=l,该直线与电

4、场线方向的夹角为,UAB=Elcos,UBC=Elcos,故UAB=UBC。推论推论1:1:在匀强电场中在匀强电场中, ,同一直线上等距离的任同一直线上等距离的任 意两点间的电势差相等。意两点间的电势差相等。推论推论2. 2. 在匀强电场中，两长度相等且相互在匀强电场中，两长度相等且相互 平行的线段的端点间的电势差相等平行的线段的端点间的电势差相等匀强电场中，匀强电场中， ABCD，且，且ABE，UAB , UDC, UAD, UBC关系？关系？例1、如图，匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间的电势差为5 V,M、N连线与场强方向成60角，则此电场的电场强度多大？ 解析：解析：沿电场沿

5、电场线方向线方向的距离的距离6060 EMNd在匀强电场中，可以利用在匀强电场中，可以利用UEd计算计算MNMNUEcos60l500 V/ m例2、如图所示的匀强电场中有a、b、c三点，ab5 cm，bc12 cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60角一个电荷量为q4108 C的正电荷从a移到b，静电力做功为W11.2107 J 求：(1)匀强电场的场强E. (2)电荷从b移到c，静电力做的功W2. (3)a、c两点间的电势差Uac.答案：答案：(1)60 V/m (1)60 V/m (2)1.44(2)1.4410107 7 J J (3)6.6 V(3)6.6 V例例4、如图所示，

6、如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中，电场方向与平面三点都在匀强电场中，电场方向与平面ABC平行，已知平行，已知ACBC，ABC60，BC20cm，把一个电荷，把一个电荷量量q2.0105C的正电荷从的正电荷从A移到移到B，克服静电力做功，克服静电力做功1.2103J；把一个电子从把一个电子从C移到移到B，电场力做功为，电场力做功为30eV，求：，求：(1)电势差电势差UAB及及UCB；(2)该匀强电场的电场强度大小和方向。该匀强电场的电场强度大小和方向。定义式定义式意义意义正负或正负或方向方向 联系联系FEqWUqUd描述电场力的性质描述电场力的性质描述电场能的性质描述电场能的性质是矢量，

7、正电荷受是矢量，正电荷受力方向为力方向为E的方向的方向虽有正负，但是标量，虽有正负，但是标量，正负表示两点电势高低正负表示两点电势高低(1)(1)对于匀强电场对于匀强电场E E(2)(2)U U和和E E是描述电场性质的物理量，大小取决于电场是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与本身，与F F、q q、W W无关无关 电场强度电场强度E E 电势差电势差U U内容内容物理量物理量电场强度与电势差的关系电场强度与电势差的关系电场强度三个公式的区别与应用电场强度三个公式的区别与应用FEq2QEkrUEd物理含义物理含义引入过程引入过程适用范围适用范围区别区别公式公式定义式定义式 E 与与F

8、、q无关无关适用于一切适用于一切电场电场真空中点电荷真空中点电荷场强的决定式场强的决定式由由E 和和库仑定律导出库仑定律导出真空中点电荷真空中点电荷 匀强电场匀强电场场强的决定式场强的决定式由由FqE和和WqU导出导出匀强电场匀强电场Fq1 1、等差等势面越密的地方，电场强度越大、等差等势面越密的地方，电场强度越大 三、三、 U=Ed 在非匀强电场中的应用在非匀强电场中的应用2 2、沿电场线方向相同距离两点间，场强越大，电势差越大、沿电场线方向相同距离两点间，场强越大，电势差越大例例6、实线为电场线，虚线为等势面，、实线为电场线，虚线为等势面，a、b两点的电势分别为两点的电势分别为a60 V、b30 V，则，则a、b连线中点连线中点c的电势的电势c应为应为 ( ) Ac45 V Bc0)。现有一质量为。现有一质量为m的带电小球以初速度的带电小球以初速度v0与水平方向成与水平方向成45角斜角斜向上射入电场向上射入电场,要使小球做直线运动。要使小球做直线运动。(1)小球应带何种电荷小球应带何种电荷