匀强电场电势差及电场强度的关系 示波管原理

匀强电场中电势差与电场强度的关系Evv知识回顾电场力的性质能的性质电场强度电势差可见电场强度和电势差都反映了电场的性质，那么它们之间有什么联系呢？探究场强与电势差的关系【例题】如图所示，匀强电场的电场强度为E，A、B两点在同一条电场线上，但在两个不同的等势面上，它们之间的距离为d，电势差为UAB，求场强与电势差的关系。EW=qUAB,F=qEW=Fd=EqdUAB=EddFqAB问题一:E问题二：在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？其中AB=S,AC=d；AB和AC的夹角为a。BAFCa解：F=EqWAB＝F·S·cosa

＝E·q·S·cosaUAB＝W/q＝E·S·cosa＝EdWAC＝Fd＝EqdUAC＝W/q＝Ed因此：从A到B，电场力做了EqScosa的功，A、B两点间的电势差是Ed，从A到B与从A到C相同。一、匀强电场中电势差与电场强度的关系【几点说明】1.适用条件:匀强电场2.各物理量意义:

U—表示两点电势差(取绝对值)E—表示匀强电场的场强d—表示两点间沿电场线方向的距离本式不带正负号3.场强的单位:1V/m=1N/C场强与电势差的关系U=EdE=U/d在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。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。【小结】电场强度的计算方法：——此式只适用于点电荷所产生的电场，Q为场源电荷。——此式适用于任意电场，q为试探电荷。——此式只适用于匀强电场。d为沿电场线的距离。三个场强公式的区别：①公式E＝F/q，它是电场强度的定义式，不是E的决定式，E由电场自身决定，式中q是检验电荷的电量，F是检验电荷在电场中所受的力，公式明确表述了度量电场强度及方向的方法，是普遍适用的公式。②E＝kQ/r2是真空中点电荷产生的电场的场强决定式，式中Q是产生电场的电荷的电量，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，该式仅适用于真空中点电荷产生的电场。③E＝U/d是匀强电场中电势差跟场强的关系的式子，d是两等势面之间的距离，场强的方向指向电势降落最快的方向，该公式仅适用于匀强电场，对一般电场，如果两点距离很近，可认为场强没有变化，则E＝ΔU/Δx。描述电场的物理量电场强度（E)电场力(F)F=Eq电势能的变化WAB=UABq电势差(UAB)移动电荷q电场力做功电场电荷电场线等势面【例题1】下列粒子从初速度为零的状态，经过电压为U的电场后，那种粒子的速度最大？A.质子B.氘核C.α粒子D.钠离子【答案】A【例题2】如图所示，一匀强电场中有一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离都是2cm，则该电场的电场强度为

.V/m，到A点距离为1.5cm的P点的电势为

.V。【答案】【例题3】如图所示，在电场强度为E=2×103V/m的匀强电场中，有三点A、M和B，AM=4cm，MB=3cm，AB=5cm，且AM边平行于电场线，把一电量q=2×10-9C的正电荷从B点移到M点，再从M点移动到A点，电场力做功为多少？【答案】W=－1.6×10-9(W)【例题4】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UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可得：D点的电势UD=

V.【答案】UD=9V理论探究：（1）带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?该粒子带负电。Eq带电粒子的平衡（2）如图所示，在真空中有一对平行金属板，板间距离为d，两板间加以电压U。两板间有一个带正电荷量为q的带电粒子(不计重力)，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？qE二、带电粒子在电场中的运动1、带电粒子的加速若不计粒子重力，则该粒子沿电场线做匀加速直线运动。由动能定理得：由此可得：此粒子到达负极板时的速度为：【重要说明】带电粒子重力的处理（1）.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，一般可以忽略。（2）.带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，一般不能忽略。【针对训练】解析：电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电场力做功全部转化为电子的动能。由动能定理得:若电子从小孔射出后,垂直进入某一匀强电场中,它会怎样运动?理论探究如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d．在两板间加以电压U，两板间的匀强电场的场强为E=U/d．现有一电荷量为q的带负电的粒子(不计重力)，以水平速度v0射入电场中.求该粒子射出电场时沿垂直于板面方向的偏移距离y和偏转的角度θ。2、带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中作类平抛运动时间：加速度：电场方向的位移：电场方向的速度：出电场时的方向：【例题5】如图所示，质量为m，带电量为q的离子以v0的速度，沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150°角飞出．则A、B两点间的电势差是多少?1500EABqE解:离子做类平抛运动由速度分解VyV0VtV0对带电粒子进行受力分析时的注意事项:（1）要掌握电场力的特点（2）是否考虑重力要依据具体情况而定。①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。三、示波管的原理加速电场U带电粒子是如何运动的呢？在偏转电场中匀变速曲线运动出了偏转电场后匀速直线运动如何求偏转位移呢？在偏转电场中设运动时间为沿水平方向垂直于电场方向加速度在电场外设运动时间为:t2在沿竖直方向上在垂直于电场方向上沿竖直方向上的总位移你还有其它处理方法吗同理可推导水平偏转位移x/只在YY´电极间加偏转电压Ｕ信号电压若只在YY´加持续变化的信号电压呢?每一个电子每个电子在电场中运动时间很短不同时刻进入电场的电子可认为在电压不变的匀强电场中偏转偏转电压不同.若只在YY´间加持续变化的信号电压呢?屏上亮斑位置不同.若只在YY´间加持续变化的信号电压呢?ut0联想：类似于力学中什么实验呢？若只在YY´电极间加信号电压呢?怎样在荧光屏上显示信号电压的正弦波形？匀速的、持续的扫描ut0形成稳定且水平的亮线只在XX'间加怎样的扫描电压Ｕx，才能得到匀速扫描的稳定且水平的亮线？ut0ut0ut00ut

怎样在荧光屏上显示稳定的信号电压的正弦波形？XX'电极加扫描电压ut0YY'电极加信号电压(正弦电压)ut0ut0ut0TxTy讨论：要在屏上得到稳定的正弦图象,信号电压和扫描电压的周期应满足什么关系?如何得到一个完整的正弦波形？两个完整的正弦波形呢?

怎样在荧光屏上显示稳定的信号电压的正弦波形？XX'电极加扫描电压YY'电极加信号电压(正弦电压)ut0ut0示波器中得到这两种波形,输入的信号电压和扫描电压有何不同?课后思考