(共26张PPT)
探究:电势φ与电场强度E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?
小结:E大处φ不一定高;φ高处E不一定大
EA>EB φA>φB
EC>ED φC<φD
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,φ ≠0
.O
对O点:φ =0,E ≠0
小结:E为零处φ不一定为零,φ为零处E不一定为零
探究:电势φ与电场强度E的关系
结论:电势φ与电场强度E无直接关系
电场力
电场强度
电势差
电势
电势能
电场力做的功
电场力做功与路径无关
电场的两大性质:
①力的性质
②能的性质
桥梁的作用
?
5
10.3 电势差与电场强度的关系
2022-05-26
探究电势差与电场强度的关系
1、如图所示:匀强电场的电场强度为E,电荷+q从A点移到B点,A、B之间的电势差为UAB,距离为d,试分析电势差与电场强度的关系。
解析:由功的公式可得:
由电场力做功与电势差的关系得:
由以上两式可得:
探究电势差与电场强度的关系:
A
B
+q
E
2、若A、B不在同一条电场线上,是否还能得出以上结论?如图所示(自己尝试推导),已知A、B之间的电势差为UAB,距离为l,沿电场线方向的距离为d。
静电力做的功
解析:
得:
8
E
A
B
q
l
d
θ
匀强电场中电势差和电场强度的关系
文字描述: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线方向的距离的乘积。
匀强电场的场强
两点间的电势差
沿电场线方向的距离
表达式:
适用范围:只适用于匀强电场,对于非匀强电场,可做定性判断。
(4)场强的单位:1V/m=1N/C
例.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=100 V/m
B.水平向左,E=100 V/m
C.水平向左,E=200 V/m
D.水平向右,E=200 V/m
B
12
问1: 匀强电场中,a、b、c等间距。分析Uab 和Ubc的关系?
●
●
●
a b c E
Uab=Ubc
由U=Ed的几个推论:
Uab=Edab Ubc=Edbc
一、电势差与电场强度的关系
如图,在匀强电场中的一条直线上,AB=BC。分析UAB 和UBC的关系?
设AB=BC=l,该直线与电场线方向的夹角为θ,
则 UAB =
UBC =
推论1:
在匀强电场中,在同一条直线上,距离相等的任意二点间的电势差相等。
由U=Ed的几个推论:
一、电势差与电场强度的关系:
Elcosθ,
Elcosθ
故 UAB=UBC。
如图,在匀强电场中的一条直线上,AB=BC。分析UAB 和UBC的关系?
设AB=BC=l,该直线与电场线方向的夹角为θ,
故 UAB=UBC。
由U=Ed的几个推论
一、电势差与电场强度的关系:
推论2:
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。
探讨?
思考:
若AB=BC,AB和BC的电势差相等吗?
A
B
C
利用公式定性判断非匀强电场中两点间电势差的大小
U=Ed
小于
例.如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,φa=50 V,
φc=20 V,则a、c连线中点b的电势φb为( )
A.等于35 V
B.大于35 V
C.小于35 V
D.等于15 V
C
匀强电场中, ABCD,分析 UAD, UBC关系?
由U=Ed的几个推论:
推论3:
在匀强电场中,相互平行且相等的线段两端电势差相等。
一、电势差与电场强度的关系:
UAD=UBC
φA-φD=φB-φC
φA+φC=φB+φD
推论4:
在匀强电场中,若四点围成一平行四边形,其对顶点电势之和相等。
如图所示,a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个平行四边形的四个顶点。电场线与平行四边形所在的平面平行。已知a点的电势是20V,b点的电势
是24V,d点的电势是12V。由此可知,c点的电势为
A、8V
B、16V
C、20V
D、24V
B
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 的场强计算公式
真空中点电荷电场
是匀强电场的场强的计算公式( d)
匀强电场
【即学即用】 下列说法是否正确?
(1)公式U=Ed 适用于所有电场。( )
(2)由U=Ed 可知,匀强电场中两点间的电势差与这两点的距离成正比。( )
(3)由公式 可知,电场强度与电势差U成正比。( )
(4)匀强电场的场强值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值。( )
(5)在匀强电场中,任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积。( )
例题1:如图,真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04 m,有一2×10-15 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200V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?
例2. 如图,在匀强电场中的 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?若O点为 M、N 连线的中点,则 MO 两点的电势差 UMO 多大?
N′
60°
E
M
N
O
例3:如图所示,匀强电场场强为E=100V/m ,A、B两点相距10cm,AB连线与电场线的夹角为60°,则UBA= V
-5
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例 4:如图 A、B、C、D 为一匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点,其中 AB=4 cm,AC=4 cm,电场线与矩形所在平面平行。已知将 q=2.0×10-9 C 的正电荷从 A 点移到 B 点,静电力 做功 WAB=8.0×10-9 J;将这个电荷从 B 点移到 C 点电势能增加了ΔEpBC=3.2×10-8 J,设 A 点电势为零。求:
(1)B 点和 C 点的电势;
(2)匀强电场的电场强度的大小和方向。
例5.对公式 的理解,下列说法正确的是( )
A.此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差
B.A点和B点距离越大,则这两点的电势差越大
C.公式中的d是指A点和B点之间的距离
D.公式中的d是A、B所在的两个等势面间的垂直距离
D