电势差与电场度关系课件

1、1.6电势差与电场强度的关系 1.6电势差与电场强度的关系 电场的两大性质： 电场力的性质能的性质电场线等势面1.电场线与等势面处处垂直2.电场线由电势较高的等势面指向电势较低的等势面.3.电场线越密的地方,等差等势面也越密.电场强度E和电势差U又有什么关系呢？本节课以匀强电场为例来研究它们的关系。电场的两大性质： 电场力的性质能的性质电场线等势面1.电场线一、电势与电场强度的关系问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？反之又如何呢？ E大处一定高 E大处一定低结论1:E大处不一定高(低)；高处E不一定大(小). 结论：电场强度E与电势无直接关系。一、电势与电场强度的关系问题1：电场强度大的地

2、方电势是否一定问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？ （若规定无穷远处为零电势点 ）.O对O点：E=0， 0 .O对O点： =0，E 0 结论2:E为零处,不一定为零;为零处E不一定为零. 电场强度是矢量,而电势是标量,因此谈不上方向关系.电场强度的值是客观存在的，具有唯一性,与零势点的选取无关;而电势的值与零电势点选取有关,具有相对性.因此它们的大小也没有关系.结论：电场强度E与电势无直接关系。问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？ （若二、电势差与电场强度的关系 EA.B.C Dsd）问题1：A到B、从A到C 、从A到D电势都是降低的，沿哪个方向电势降低最快

3、?答：因为B 、 C 、 D在同一个等势面上,因此从A到B、C 、D电势降低的数值相同,但是沿着不同的方向每单位长度上的电势降低不同，即电势降低的快慢不一样。沿着AC方向电势降低的最快. 结论1:在电场中场强方向是电势降低最快的方向。二、电势差与电场强度的关系 EA.B.C Dsd）问题EA.B.C Dsd）问题2：如何求把试探电荷q从A移到C电场力做的功?问题3：在匀强电场中沿场强方向上两点的电势差跟场强是什么关系?结论2:在匀强电场中，沿场强方向上的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。EA.B.C Dsd）问题2：如何求把试探电荷q从A移EA.B.C Dsd）结论3:在匀强电场中，

4、任意两点间的电势差等于场强与这两点沿场强方向的距离的乘积。问题4：在匀强电场中任意两点的电势差跟场强是什么关系?EA.B.C Dsd）结论3:在匀强电场中，任意两点间 1.U = Ed是在匀强电场条件下推导出来的，因此公式只适用于对匀强电场.对非匀强电场不能做定量计算，但仍可用来作为定性判断。如非匀强电场中,各相邻等势面的电势差一定时, E越大,d越小,即电场线越密处等差等势面也越密. 2.公式的应用.公式反映了匀强电场的电势差和电场强度的关系.由公式可知,电场强度的方向是电势降低最快的方向.注意:d为匀强电场中沿场强方向两点间的距离，即为A、B两点所在的等势面的垂直距离. 由于公式既含有矢量

5、E,有含有标量U和d,因此应代绝对值进行计算,场强的方向及电势的高低另行判断.三、必要说明 3. 在UAB = Ed中若令B=0，则有：A=Ed，这一关系可用来计算匀强电场中某一点的电势。 1.U = Ed是在匀强电场条件下推导出来的，因此问题5 ：，这个式子表示什么由表示什么含义？从式子中可看出E的单位是什么？答：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. E的单位为V/m 问题6：三个场强公式的意义及适用条件比较. 公式，它是任意电场场强的定义式和度量式，不是E的决定式，E由电场自身决定，式中q是试探电荷的电量，F是试探电荷在电场中所受的力，公式明确表述了度量电场强度及

6、方向的方法 是真空中点电荷产生的电场场强决定式和函数式，式中Q是场源电荷的电量，公式明确表述了点电荷电场的场强由哪些因素决定，是怎样的函数关系.是匀强电场场强的度量式，d是两点沿场强方向（或电场线）的距离，场强（电场线）的方向指向电势降落最快的方向.问题5 ：，这个式子表示什么由表示什么含义？从式子中可看出E小结 电势差与电场强度的关系一、电势与电场强度的关系E大处不一定高；高处E也不一定大 无直接关系 E为零处不一定为零，为零处E不一定为零 二、电势差与电场强度的关系 说明：只适用于匀强电场 d：沿场强方向的距离 小结 电势差与电场强度的关系一、电势与电场强度的关系E专题一 U=Ed公式对匀

7、强电场的定量计算1.公式U=Ed只适用于匀强电场.2.d为匀强电场中沿场强方向两点间的距离，即为A、B两点所在的等势面的垂直距离.3.由于公式既含有矢量E，有含有标量U和d，因此应带绝对值进行计算，场强的方向及电势的高低另行判断.专题一 U=Ed公式对匀强电场的定量计算1.1如图所示，是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2cm，则电场的场强为_Vm，到A点距离为1.5cm的P点电势为_V。ABCDP10V0V10V20V605802.5 1.d是两个等势面之间的距离(画示意图);2.求某点电势的基本思路是转化成求该点与零电势点的电势差;2.公式U=Ed代绝对值计算,求

8、出的U是电势差的绝对值(电压),电势高低正负另行判断.1如图所示，是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻2如图所示，匀强电场中A、B 两点相距2cm ,已知A、B两点电势分别为500V和200V,=600.求：.电场强度大小.将q= 109C 的负电荷从B移到A时,电场力做多少功,是正功还是负功？ABE本章公式物理量的符号的处理方法.1.含有矢量的公式只带绝对值2.全部是标量的公式带正负号,注意顺序.(一国两制)2如图所示，匀强电场中A、B 两点相距2cm ,已知A、B3.如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中,已知ACBC，ABC60,BC20cm.把一个电量q105C的正电荷从A移

9、到B，电场力做功为零：从B移到C，电场力做功为1.73103J，则该匀强电场的场强大小和方向是 A.865 Vm，垂直AC向左 B.865 Vm，垂直AC向右 C.1000 Vm，垂直AB斜向上 D.1000 Vm，垂直AB斜向下D ABC60AB是一个等势面匀强电场电场强度的方向垂直于AB斜向下.等势面电场线E方向3.如图所示，A、B、C三点都在匀强电场中,已知ACBC，4边长为L的等边三角形ABC处于匀强电场中,且电场线与三角形共面，一个电子只在电场力的作用下由A运动到B动能减小了E,而一个质子只在电场力的作用下由A运动到C动能增加了E。求该匀强电场的场强大小。ABC解：电子从A运动到B，

10、动能减小了E质子从A运动到C，动能增加了E联立两式可得因此BC是匀强电场的一个等势面，故匀强电场的场强4边长为L的等边三角形ABC处于匀强电场中,且电场线与三角专题二 U=Ed公式对非匀强电场的定性判断该公式仅适用于匀强电场，对一般电场，把公式中的E理解成平均场强,也可由公式进行定性判断.如在非匀强电场中,对于等差等势面(各相邻等势面的电势差相等) ，那么E越大，d越小，即电场线越密的地方等势面越密。专题二 U=Ed公式对非匀强电场的定性判断该公式仅1如图所示，在电场中任意取一条电场线，电场线上的a、 b两点相距为d，则：A.a点的场强一定大于b点的场强 B.a点的电势一定高于b点的电势 C.

11、a、b两点间的电势差一定等于Ed(E为a点场强)D.a、b两点间的电势差等于单位正电荷由a点沿任意路径移到b点的过程中电场力所做的功.abB D沿着电场线方向电势越来越低.真理是相对的.只有匀强电场该结论才成立.全面分析问题(六种常见电场)任意电场电势差的定义式(度量式)1如图所示，在电场中任意取一条电场线，电场线上的a、 b两2某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则：A.在0 x1之间不存在沿x方向的电场 B.在0 x1之间存在着沿x方向的匀强电场 C.在x1x2之间存在着沿x方向的匀强电场 D.在x1x2之间存在着沿x方向的非匀强电场UU0Ox1x2xA C在0-X1之间任意两点的电势差为

12、零,说明0-x1之间为等势面(体).在匀强电场中,沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的.在x1-X2之间电势线性减小(电势均匀降落),可知在在x1-X2之间存在着沿x方向的匀强电场(分量).2某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则：UU0Ox1x2专题三 三个场强公式的物理意义及适用条件的比较 任意电场场强的定义式和度量式.真空中点电荷电场场强的决定式和函数式.匀强电场场强的度量式专题三 三个场强公式的物理意义及适用条件的比较 任意电场1.如图所示，a、b、c、d、e五点在一条直线上，b、c两点间的距离等于d、e两点间的距离.在a点固定放置一个点电荷，带电量为+Q，已知在+Q的电场中，b、c两

13、点的电势差为U.将试探电荷+q从d点移动到e点的过程中：A.电场力做功qU B.克服电场力做功qU C.电场力做功小于qU D.电场力做功大于qUabcdeC从d到e,电场力方向与位移方向相同,因此电场力对试探电荷做正功.根据真空点电荷的场强的决定式,bc段的平均场强大于de段的平均场强,根据U=Ed定性判断,UUde根据W=qU公式可判断C选项正确.1.如图所示，a、b、c、d、e五点在一条直线上，b、c两点2在如图所示的场强为E的匀强电场中，有a、o、b三点，这三点均在一条和场强平行的直线上，a、b两点到o点的距离均为R，在o点放一个点电荷Q，在a点放另一个正点电荷q，则q受到的电场力恰好

14、为零，求：在o点放的电荷带正电还是负电？将q移至b点，则q在b点受到的电场力多大？将q从a点移到b点电场力做了多少功？aobEqEFQq+qaqE+qbFQqa、b在点电荷Q的等势面上WQq=0,因此电场力对试探电荷做的功W=2qERQ带正电F=2qE2在如图所示的场强为E的匀强电场中，有a、o、b三点，这三专题四 利用等分法计算匀强电场中的电势在匀强电场中,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。如果把某两点间的距离分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的1/n倍。像这样采用这种等分间距求电势问题的方法，叫做等分法。在已知电场中几点的电势时，如果

15、要求其它点的电势时，一般采用等分法在电场中找与待求点电势相等的等势点，等分法也常用在画电场线的问题中，在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端的电势差相等，应用这一点可求电势。专题四 利用等分法计算匀强电场中的电势在匀强电场中,沿任意一1如图所示，a、b、c、d是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知a、b、c 三点的电势分别为a=15V，b=3V，c=3V，由此可得d点的电势等于多少伏？abcd9VUEd公式的拓展:匀强电场中任一直线上相同间距的两点间的电压相等; 两条平行直线上相同间距的两点间的电压相等.=-3V=9V解法一(代数)解法二:等分法(几何)1如图所示，a、b、c、d是匀强电场中一正

16、方形的四个顶点，2如图所示，a、b、c是匀强电场中的三个点，已知a=4V,b=1V,c=2V,试在图上画出一条电场线。abcabcd=2V=4VE在已知电场中几点的电势时，如果要求画电势线时,一般采用等分法在电场中找与某已知点电势相等的等势点，做出电势线,再利用电场线和等势面处处垂直的性质画电场线.认真规范作图是高中物理的基本功.2如图所示，a、b、c是匀强电场中的三个点，已知a=4V3如图所示A、B、C为平行纸面的匀强电场中的三个点，已知B点电势为零。现将一电量q105C的正点电荷由A点移到C点电场力做功W18105J,将该电荷由C移到B电场力做功W22105J，试求：(1)各点电势；(2)画出电场中电场线及等势