物理人教版（2019）必修第三册 10.3 电势差与电场强度的关系课件（共24张ppt）

(共24张PPT)
第十章 静电场中的能量
人教版 必修三
第三节 电势差与电场强度的关系
复习导入：电场力做功与电势差有何关系？电场力做功与场强有何关系？
电场力F=Eq
移动电荷q做功
电场强度E
电势φ
电势差UAB＝φA－φB
电势的变化
WAB＝qUAB

一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
问题1：电荷＋q从A运动至B，静电力所做的功从力和位移的角度怎么计算？
电场为匀强电场，静电力为恒力
F＝qE，方向水平向右，
力、位移方向一致，WAB＝Fl＝qEd。
问题2：从功能关系的角度怎么计算电荷＋q从A运动至B静电力所做的功？
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
静电力做功
WAB＝EpA－EpB＝qUAB
问题3：由问题1和问题2能得到什么结论？
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
qUAB＝qEd
UAB＝Ed
问题4：若A、B不在同一条电场线上，还能得出问题3的结论吗？
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
WAB＝Flcosα，α为AB与电场线方向的夹角，由于lcosα＝d，故WAB＝qEd。又因为WAB＝qUAB，故有qUAB＝qEd，从而得到UAB＝Ed。
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1．关系式： 或 (注：公式中d 是匀强电场中两点沿电场方向的距离)。
2．关系：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。
3．适用条件：匀强电场。
UAB＝Ed
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
电场力F=Eq
移动电荷q做功
电场强度E
电势φ
电势差UAB＝φA－φB
电势的变化
WAB＝qUAB

UAB＝Ed
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
4.关于场强的三个表达式的比较
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
①UAB＝Ed 的理解(1)大小关系：由 可知，匀强电场的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。(2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。(3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间位置变化的快慢。
②UAB＝Ed 的两个重要推论
推论1：匀强电场中沿任一方向上电势随距离均匀变化，对任一线段AB的中点C的电势均满足， 如图甲所示。
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
推论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，
且AB＝CD，则U AB ＝U CD (或φA－φB＝φC－φD)
如图乙所示。
【例1】如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6×10－8J，AB长6cm，AB与AC的夹角为60°．求：
(1)场强方向；(2)设B处电势为1V，则A处电势为多少；(3)A处的场强大小；(4)电子在A点的电势能．
【答案】(1)场强方向由C至A；(2) φA=－5 V；(3) E=200 V/m；(4) Ep=5 eV
5.用“等分法”求电势(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落(或升高)都是均匀的，故在同一直线上间距相同的两点间电势差相等。如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的，采用这种等分间距求电势的方法，叫等分法。(2)若已知电场中某几点的电势，要求其他点的电势时，一般采用“等分法”在电场中找与待求点的电势相同的等势点。等分法也常用在画电场线的问题中。
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
【例2】如图所示是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2cm，则电场的场强为 ______V/m，到A点距离为1.5cm的P点电势为 _____V。
【针对训练2】电场中某一电场线为一直线，线上有A、B、C三个点，把电荷q1=10﹣8C从B点移到A点时电场力做了10﹣7J的功；电荷q2=﹣10﹣8C，在B点的电势能比在C点时大10﹣7J。那么：①比较A、B、C三点的电势高低，由高到低的排序是___________；②A、C两点间的电势差是 _________V。
二、非匀强电场中电势差与电场强度关系的定性分析
【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 VB．φc>－35 VC．φc<－35 VD．条件不足，无法判断φc的范围
B
C
【针对训练3】空间某一静电场沿x轴方向，电势φ在x轴上的分布如图所示，x轴上两点B、C的电场强度大小分别是EB、EC，下列说法中正确的是(　　)
A．EB>ECB．EB的方向沿x轴负方向，EC的方向沿x轴正方向C．另放一电荷在O点，其受到的静电力为零D．一电子沿x轴从B移到C的过程中，静电力先做正功，后做负功
三、课堂练习
三、课堂练习
三、课堂练习
3.如图所示，平行金属带电板A、B间可看成是匀强电场，两极板之间的电势差为60V，极板间的距离d = 4cm，电场中C点到A极板的距离1cm，B板接地，D点到B极板的距离为1cm。（元电荷：e = 1.6 × 10－19C）求：（1）匀强电场的场强大小E；（2）D、C两点的电势差U；（3）电子在D点的电势能为多少？
【答案】（1）E = 1.5 × 103V/m；
（2）－30V；
（3）Ep = －2.4 × 10－18J或－15eV
三、课堂练习
4.如图所示，在水平向右的匀强电场中，有一电荷量为q=-4×10-7C的负点电荷从A点运动到B点，电场力做功WAB=3.2×10-6J。已知A、B间距离L=4m，AB与水平面的夹角为60°。（1）求电场强度E的大小；（2）如果A点的电势为-4V，求电荷量为q′=4×10-6C的正电荷在B点具有的电势能。
课堂小结
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1．关系: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
2．适用条件：匀强电场
二、非匀强电场中电势差与电场强度关系的定性分析
3.关于场强的三个表达式的比较
4.用“等分法”求电势
(1)判断电场强度大小：等差等势面越密，电场强度越大。
(2)判断电势差的大小：同一电场线上距离相等的两点间E越大，U越大。
(3)沿电场线方向建立x轴，可利用φ x图像上的点的切线斜率判断该电场线上电场强度随位置变化的规律