10.3电势差与电场强度的关系-2021-2022学年高二物理上学期人教版（2019）必修第三册(共16张PPT)

(共16张PPT)
第3节 电势差与电场强度的关系
电场力（F=qE)
电场强度（E）
移动电荷q做功
电势能的变化WAB=qUAB
电势
？
电势差
UAB= A－ B
一、电势与电场强度的关系
问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？
E大处φ高
E大处φ低
结论：E大处φ不一定高；φ高处E不一定大
问题2：电势为零的点电场强度一定为零吗？
.O
对O点：E=0，φ ≠0
对O点：φ =0，E ≠0
φ为零处E不一定为零，E为零处φ不一定为零
E大处φ不一定高；φ高处E也不一定大
一、电势与电场强度的关系
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？
电势φ与电场强度E没有必能的关系
二、电势差与电场强度的关系
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。
学完这节内容我们就能回答这个问题了
下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？
二、电势差与电场强度的关系
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。
二、电势差与电场强度的关系
如图10.3-1，匀强电场的电场强度为E，电荷q 从A点移动到B 点，静电力做的功W 与A、B 两点的电势差UAB 的关系为WAB ＝ qUAB 。我们也可以从q 所受的静电力来计算功，这个力是F ＝ qE 。在匀强电场中，电荷q 所受的静电力F 是恒力，它所做的功为
WAB ＝ Fd ＝ qEd
比较功的两个计算结果，得到
UAB ＝ Ed
即：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿
电场方向的距离的乘积。
二、电势差与电场强度的关系
在上面的讨论中，如果A、B 两点不在同一条电场线上（图10.3-2），还能得出以上结论吗？请尝试进行论证。
分析可得：
UAB ＝ Ed 依旧成立
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的乘积。
二、电势差与电场强度的关系
电场强度与电势差的关系也可以写作
它的意义是：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。
二、电势差与电场强度的关系
电场强度与电势差的关系也可以写作
上式也表明，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。
二、电势差与电场强度的关系
E
实线：电场线
虚线：等势面
沿着电场线方向，也就是沿着场强的方向，电势越来越低。从图中可以看出沿AB、AD、AC方向，电势都在降低，且UAB=UAD=UAC，但沿AB方向距离最短，即电势降低得最快，而AB方向又是场强方向，可见
场强的方向是指向电势降低最快的方向。
C
B
A
D
即沿着电场线方向电势降低最快
实线：电场线
虚线：等势面
d
E
B
A
1、表达式U=Ed的理解
U－两点间电势差的大小 E－匀强电场的场强
d－两点间距在场强方向的投影
在匀强电场中，两点间的电势差等于场强E与这两点沿场强方向的距离d的乘积
2、理解：
1）定量计算时此式只适用于匀强电场
2）电势降低最快的方向是沿电场线方向（场强方向）
3、公式变形：
单位：
伏/米
（1V/m=1N/C的证明）
试比较场强运算的三个公式
例1、下列关于匀强电场中的场强和电势差的关系，说法正确的是（ ）
A、任意两点间的电势差等于场强和这两点
距离的乘积
B、沿电场线方向，任何相同距离上的电
势降落必相等
C、电势减小的方向必是场强的方向
D、在相同距离的两点上，电势差大的其
场强也大
B
例2、在电场强度为600 N/C的匀强电场中，A、B两点相距5 cm，若A、B两点连线是沿着电场方向时，则A、B两点的电势差是_______ V。若A、B两点连线与电场方向成60°角时， 则A、B两点的电势差是________V；若A、B两点连线与电场方向垂直时，则A、B两点的电势差是________V。
30
15
0
例3、两块相同的金属板A、B水平平行放置，两板的正对面相距30cm，A、B板分别跟电源的正、负极相连接，电源的电压为60V，如图所示，求：
（1）两板间电场的场强的大小和方向。
（2）若A板接地，则B板电势为多大？
（3）若C点离A板的距离10cm,D点离B板的距离为15cm,则C、D两点间的电势差为多少
A
B
.Ｃ
.D
分析：因为B、C两点的电势
相等,故BC为一等势面,所以
A、D也在一等势面上，
ΦD=12V
变化2.若Φc=0,其它条件不变，则ΦD=____V.
例题：如图示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点电势分别为ΦA=12V,φB=3v,Φc=3v.由此可知D点电势ΦD=______V.
A
B
C
D
变化1.若Φc=-6v,其它条件不变，则ΦD=____V.
3
9