10.3电势差与电场强度的关系课件-2021-2022学年高中物理人教版2019必修第三册（共20张ppt）

(共20张PPT)
10.3 电势差与电场强度的关系
第十章 静电场中的能量
1、电场力做功的特点是什么？
静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
2、电场力做功和电势能的关系如何？
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
WAB = EpA-EpB
静电力做功等于电势能的减少量
复习回顾
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如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的。电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏。这是为什么呢？
引入课题
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电场线是描述电场强度的，等势线是描述电势的，电场线和等势线的疏密存在对应关系，表明电场强度和电势之间存在一定的联系。下面以匀强电场为例讨论它们的关系。
引入课题
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如图所示,在匀强电场E中,把正电荷q从A移到B,请通过分析电场力做功，找出AB两点间的电势差的绝对值U与电场强度E的关系。
d
A
B
E
从力的角度：
Ｗ= Fd = qEd ①
从能的角度：
Ｗ= qU ②
由 ① ② 两式得: U = Ed 　
问题一、若沿场强方向移动电荷
匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向距离的乘积!
电势差和电场强度的关系
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A
B
E
C
θ
L
问题二、若不沿场强方向移动电荷？
Ｗ= FLcosθ = qEd ①
d
Ｗ= qU ②
由 ① ② 两式得: U = Ed 　
电势差和电场强度的关系
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1、匀强电场中两点间的电势差的绝对值等于场强与这两点间沿电场力方向距离的乘积。
3、d：沿场强方向的距离 。若电场中两点不沿电场线，d取值应为在电场方向的投影，或等势面间的距离。
4、只适用于匀强电场
2、公式：
电势差和电场强度的关系
1
问题三：对于非匀强电场，如何判断UAB、UBC的大小关系？
电势差和电场强度的关系
1
上式表明，两相邻等势线之间的电势差 U 相同时，电场强度 E 越大的地方，两相邻等势线之间的距离 d 越小，这就是电场线较密的地方等势线也较密的原因。
电势差和电场强度的关系
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1、公式：
A
B
E
C
θ
2、单位： 1 V/m=1 N/C
3、上式不是U=Ed简单的变形，这一变形有丰富的物理内涵。物理意义是在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场强度方向的距离之比。也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。
电场强度E的另一种表达式
2
思考：
(1)沿AB、 AC 两个方向，哪个电势降落的快？
A
B
E
C
θ
(2)为什么等差等势面越密电场强度越大？
场强E的方向是电势降落最快的方向。
电场强度E的另一种表达式
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物理意义
适用范围
是电场强度大小的定义式
是真空中点电荷场强的决定式
是匀强电场中场强的计算式
适用于一切电场
在真空中,场电荷Q是点电荷
匀强电场
公式
区别
电场强度表达式的比较
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例1、如图10.3-3，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？
典型例题分析
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典型例题分析
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典型例题分析
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例2、如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5 cm，bc＝12 cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a移到b电场力做功为W1＝1.2×10－7 J。求：
(1)匀强电场的电场强度E。
(2)电荷从b移到c，电场力做的功W2。
(3)a、c两点间的电势差Uac。
典型例题分析
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答案：(1)60 V/m　(2)1.44×10－7 J　(3)6.6 V
典型例题分析
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B
例3.如图所示的实线为电场线，虚线为等势线，a、b两点的电势分别为φa＝－50 V，φb＝－20 V，则a、b连线的中点c的电势φc应为( )
A．φc＝－35 V
B．φc>－35 V
C．φc<－35 V
D．条件不足，无法判断φc的范围
典型例题分析
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例4.如图所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别是φA＝15 V，φB＝3 V，φC＝－3 V，由此可以推断D点电势φD是多少伏？
解析：由匀强电场的特点知，在匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点的电势差相等。故有UAB＝UDC＝φA－φB＝φD－φC，
所以φD＝9 V。
答案：9 V
典型例题分析
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1. 电势差与电场强度关系：
或
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的乘积
匀强电场中电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场强度方向的距离之比
课堂小结
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