1.6《电势差与电场强度的关系》课件——2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-1(27张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.6《电势差与电场强度的关系》课件——2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-1(27张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-30 11:49:53 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第六节
电势差与电场强度的关系
第六节
电势差与电场强度的关系
基本要求
掌握匀强电场中场强与电势差的关系式,知道1V/m=1N/C。
发展要求
知道电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。要求知道电场强度的方向就是电势降低最快的方向。
现在把该图看成一个描述电势高低的等势线图，图中的单位是伏特，a和b哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？
思考与讨论
电场强度E描述了电场具有力的性质，电势差U描述了电场具有能的性质，E是矢量，U是标量．E和U描述电场的角度虽不同，但作为反映同一电场的两个物理量，一定存在着联系．
电场力
F=Eq）
电势能的变化
WAB=qUAB
电场强度
（E）
移动电荷q做功
?
电势差
（UAB）
你能否猜想出U
和E的关系？请试试看。
如图：表示某一匀强电场的等势面和电场线。
沿场强方向把电荷q由A点移动到B点
，设A、B两点间的距离为d，电势差为UAB，场强为E。
情景一
情景二
如图所示，设在匀强电场E中，把电荷q由A点移到B点，A、B
间电势差为UAB，相距l，AB与场强方向的夹角为?．
E
A
B
θ
C
+q
讨论与交流
请根据以上推导，用文字描述出电势差和电场强度的关系。
即：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离（沿场强方向的投影）的乘积。
（1）
该公式成立的条件是什么？
在以上情境中，若逆着电场方向移动电荷，则该公式又如何表示？
如果没有移动电荷，该公式还成立吗?
讨论与交流
如图所示，在场强为E＝4．0×103
N/C的匀强电场中有相距cm的A、B两点，两点连线与电场强度方向成30°角。求：
（1）A、B两点间的电势差。
（2）B、A间的电势差是多少？
(
3
)若AB连线的中点为C，
则A、C两点的电势差与CB两点的电势差是否相等？
(4)若等分为n段，每一段两端点的电势差是否相等？
例1：
（5）若该电场电场线如图所示，则A、C两点的电势差与C、B两点的电势差是否相等？若不相等关系如何？
可用“平均场强”对非匀强电场做定性判断
如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为
Ua=20V，Ub=50V，则a、b连线的中点c的电势应为
A、UC=
35V?
B、UC>
35V
C、UC<
35V
????D、无法判断
例2
由U=Ed
可知，
(1)
该式子表示什么含义？
（2）从式子中可看出E的单位是什么？
E
=
U
d
（2）
2、
（1）意义：
①在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值
②电场强度在数值上等于沿电场方向每单位长度上降低的电势
〔思考与讨论〕
由(2)式可以得到电场强度的另一个单位：伏[特]每米(V/m)，这个单位与前面学过的单位牛[顿]每库[仑](N/C)相同．请证明这一点．
2、
（3）电场强度方向与电势降落方向的关系
E
A
B
C
D
场强方向为电势降低最快的方向
A
B
D
C
E
在匀强电场中，沿任意直线方向电势都是均匀变化的。
①匀强电场中任一直线上相同间距的两点间的电势差相等;
②两条平行直线上相同间距的两点间的电势差相等.
拓展
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φa=15V，φb=3V，φc=－3V，由此可得d点的电势等于多少伏？
a
b
c
d
·
·
3V
15V
-3V
例3
安全用电常识中，有一个涉及“跨步电压”现象的问题，你知道什么是“跨步电压”吗？如果遇到地面有漏电，应该如何避免“跨步电压”？
拓展：生活中的电势差
电场强度三个公式的区别：
区别
公式
公式含义
适用范围
E=
F
q
E
=
k
Q
r2
E
=
U
d
是电场强度的定义式
任意电场
是真空中点电荷电场的场强决定式
真空中点电荷电场
是匀强电场的场强的关系式
匀强电场
1.(2010·安徽理综)如右图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1
m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100
V/m，则O、P两点的电势差可表示为( )
A．UOP＝－10sin
θ(V)
B．UOP＝10sin
θ(V)
C．UOP＝－10cos
θ(V)
D．UOP＝10cos
θ(V)
课堂小练
公式U=Ed在匀强电场中的应用
2.如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以判断( )
A．Φa
＞φb＞
φc
B．Ea＞Eb
＞
Ec
C．φa－φb＝φb－
φc
D．Ea＝
Eb＝
Ec
课堂小练
公式U=Ed在非匀强电场中的应用
3平行的带电金属板A、B间是匀强电场．如右图所示，两板间距离是5
cm，两板间的电势差是60
V.
(1)两板间的场强是多大？
(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5
cm，P2点离B板也是0.5
cm，P1和P2两点间的电势差多大？
(3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？
课堂小练
综合应用
思考题
场强与电势差的关系
大小关系
方向关系
E＝U／d
或
U＝Ed
场强方向为
电势降落最快的方向
小结
作业：
创新设计第六节
第六节
电势差与电场强度的关系
第六节
电势差与电场强度的关系
基本要求
掌握匀强电场中场强与电势差的关系式,知道1V/m=1N/C。
发展要求
知道电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。要求知道电场强度的方向就是电势降低最快的方向。
现在把该图看成一个描述电势高低的等势线图，图中的单位是伏特，a和b哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？
思考与讨论
电场强度E描述了电场具有力的性质，电势差U描述了电场具有能的性质，E是矢量，U是标量．E和U描述电场的角度虽不同，但作为反映同一电场的两个物理量，一定存在着联系．
电场力
F=Eq）
电势能的变化
WAB=qUAB
电场强度
（E）
移动电荷q做功
?
电势差
（UAB）
你能否猜想出U
和E的关系？请试试看。
如图：表示某一匀强电场的等势面和电场线。
沿场强方向把电荷q由A点移动到B点
，设A、B两点间的距离为d，电势差为UAB，场强为E。
情景一
情景二
如图所示，设在匀强电场E中，把电荷q由A点移到B点，A、B
间电势差为UAB，相距l，AB与场强方向的夹角为?．
E
A
B
θ
C
+q
讨论与交流
请根据以上推导，用文字描述出电势差和电场强度的关系。
即：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离（沿场强方向的投影）的乘积。
（1）
该公式成立的条件是什么？
在以上情境中，若逆着电场方向移动电荷，则该公式又如何表示？
如果没有移动电荷，该公式还成立吗?
讨论与交流
如图所示，在场强为E＝4．0×103
N/C的匀强电场中有相距cm的A、B两点，两点连线与电场强度方向成30°角。求：
（1）A、B两点间的电势差。
（2）B、A间的电势差是多少？
(
3
)若AB连线的中点为C，
则A、C两点的电势差与CB两点的电势差是否相等？
(4)若等分为n段，每一段两端点的电势差是否相等？
例1：
（5）若该电场电场线如图所示，则A、C两点的电势差与C、B两点的电势差是否相等？若不相等关系如何？
可用“平均场强”对非匀强电场做定性判断
如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为
Ua=20V，Ub=50V，则a、b连线的中点c的电势应为
A、UC=
35V?
B、UC>
35V
C、UC<
35V
????D、无法判断
例2
由U=Ed
可知，
(1)
该式子表示什么含义？
（2）从式子中可看出E的单位是什么？
E
=
U
d
（2）
2、
（1）意义：
①在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值
②电场强度在数值上等于沿电场方向每单位长度上降低的电势
〔思考与讨论〕
由(2)式可以得到电场强度的另一个单位：伏[特]每米(V/m)，这个单位与前面学过的单位牛[顿]每库[仑](N/C)相同．请证明这一点．
2、
（3）电场强度方向与电势降落方向的关系
E
A
B
C
D
场强方向为电势降低最快的方向
A
B
D
C
E
在匀强电场中，沿任意直线方向电势都是均匀变化的。
①匀强电场中任一直线上相同间距的两点间的电势差相等;
②两条平行直线上相同间距的两点间的电势差相等.
拓展
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φa=15V，φb=3V，φc=－3V，由此可得d点的电势等于多少伏？
a
b
c
d
·
·
3V
15V
-3V
例3
安全用电常识中，有一个涉及“跨步电压”现象的问题，你知道什么是“跨步电压”吗？如果遇到地面有漏电，应该如何避免“跨步电压”？
拓展：生活中的电势差
电场强度三个公式的区别：
区别
公式
公式含义
适用范围
E=
F
q
E
=
k
Q
r2
E
=
U
d
是电场强度的定义式
任意电场
是真空中点电荷电场的场强决定式
真空中点电荷电场
是匀强电场的场强的关系式
匀强电场
1.(2010·安徽理综)如右图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1
m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100
V/m，则O、P两点的电势差可表示为( )
A．UOP＝－10sin
θ(V)
B．UOP＝10sin
θ(V)
C．UOP＝－10cos
θ(V)
D．UOP＝10cos
θ(V)
课堂小练
公式U=Ed在匀强电场中的应用
2.如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以判断( )
A．Φa
＞φb＞
φc
B．Ea＞Eb
＞
Ec
C．φa－φb＝φb－
φc
D．Ea＝
Eb＝
Ec
课堂小练
公式U=Ed在非匀强电场中的应用
3平行的带电金属板A、B间是匀强电场．如右图所示，两板间距离是5
cm，两板间的电势差是60
V.
(1)两板间的场强是多大？
(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5
cm，P2点离B板也是0.5
cm，P1和P2两点间的电势差多大？
(3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？
课堂小练
综合应用
思考题
场强与电势差的关系
大小关系
方向关系
E＝U／d
或
U＝Ed
场强方向为
电势降落最快的方向
小结
作业：
创新设计第六节