10.3电势差与电场强度的关系（共18张ppt）

(共18张PPT)
第十章　静电场中的能量
10.3　电势差与电场强度的关系
学习目标
1.知道电势差与电场强度的关系式，了解其适用条件.
2.会用关系式U＝Ed处理匀强电场问题.
3.知道电场强度的另一种求法，理解电场强度的另一个单位“伏(特)每米”的意义.
问题1：场强度大的的地方电势是否一定高？反之又如何？
A
B
C
D
结论1: E大处φ不一定高(低)；φ高处E不一定大(小)
EA>EB ,φA>φB
EC>ED ,φC<φD
一、复习旧课
问题2：电场强度为零的点电势是不是一定为零？
O点：E=0，φ ≠0
O点：φ =0，E ≠0
结论2: E为零处,φ不一定为零;φ为零处E不一定为零
o
o
1、匀强电场中，沿场强方向移动电荷，计算电场 力做功
从力的角度：
Ｗ= Fd = qEdAB ①
从能的角度：
Ｗ= qUAB ②
由 ① ② 两式得: UAB = E dAB 　
结论：匀强电场中，两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积
二、讲授新课
2、匀强电场中、不沿场强方向移动电荷电场力做功？
结论：匀强电场中，两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积
1.定义：在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。
3.单位：伏每米（V/m） 1V/m=1N/C
或
2.公式：
（一）电场强度与电势差的关系
（2）电场强度E的方向是电势降低最快的方向。
（1）由 表明，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。
4.说明：
E
A
N
P
M
5、对U=Ed的理解
(1)公式U=Ed只适用于匀强电场的定量计算;因为在非匀强电场中，自荷从A移至B的过程中，受的电场力为变力，W电功不能用Fs计算。
(2)公式中的“d”指沿电场方向两点间的距离，如果电场中两点不沿电场强度方向，d的取值应为两点连线在电场强度方向的投影，或为两点所在等势面间的垂直距离。
(3)应用时，U=Ed，我们只是把两点间的电势差大小、电场强度大小通过公式联系起来，至于电势差的正负、电场强度的方向我们根据题意另作判断，以避免引起不必要的混淆。
(4)在非匀强电场中，E和U也有一定的关系，可以运用公式进行定性判断。
【例1】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一个2×10-15 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V 直流电压。
（1）求带电粒子所受的静电力的大小。
（2）求带电粒子从M 板由静止开始运动到达N板时的速度。
（3）如果两金属板距离增大为原来的2 倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）的答案又如何？
（二）关于场强的三个表达式的比较
区别 公式 物理含义 适用范围 说明
电场强度大小的定义式 一切电场 q为试探电荷的电荷量
真空中点电荷场强的决定式 在真空中，场源电荷Q是点电荷 Q为场源电荷的电荷量
匀强电场中场强的决定式 匀强电场 d为沿电场方向的距离
1.在匀强电场中任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)。
（三）几个推论：
E
A
Ｂ
C
AB=BC，求UAB与UBC大小关系
θ
2.在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。
E
A
Ｂ
C
D
AB//CD且AB=CD=L,求UAB 与UCD大小关系
3.在匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。
4.在匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n等分。（几何等分点也是电势差等分点）
1．对于电场中A、B两点，下列说法正确的是（　　）
A．电势差的定义式 ，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电量q成反比
B．A、B两点间的电势差等于将正电荷从点A移到点B电场力所做的功
C．将1C电荷从A点移到B点，电场力做1J的功，这两点间的电势差为1V
D．电荷由点A移到点B的过程中，除受电场力外，还受其它力的作用，电荷电势能的变化就不再等与电场力所做的功
C
（四）课堂训练
2．在静电场中，下列说法中正确的是（　　）
A．电场强度的方向总是跟等势面垂直
B．电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同
C．电场强度处处为零的区域内，电势一定也处处为零
D．电势降低的方向就是电场强度的方向
A
3.如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是( )
A．竖直向下，E＝100V/m
B．水平向左，E＝100V/m
C．水平向左，E＝200V/m
D．水平向右，E＝200V/m
4.(多选)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．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点的过程中静电力所做的功
B
BD