2.3 电势差与电场强度的关系-高一物理鲁科版必修第三册同步课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
2.3 电势差与电场强度的关系
第二章
学习目标
1、理解电势差的概念。知道电势差与零势能点的选取无关，知道它的定义、公式、符号单位。
2、通过电势差概念的建立过程和电势差表达式的得出过程，了解和体会类比法在科学研究的应用。
3、通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系，养成多角度多方面看问题的学习品质。
如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼的高度。
某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？
类比法分析:
重力场
电场
重力做功
电场力做功
重力势能
电势能
WG= EP1-EP2
WAB= EPA-EPB
某点的高度
某点的电势
重力
电场力
两点间高度差
两点间的电势差
+
F
E
A
B
？
？
？
0
1. 定义：我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差。
UAB= A－ B
UBA= B－ A
UAB=－UBA
一、电势差
UAB
3.电势差也叫电压
4.电势差是标量，但有正负
UAB= A－ B
UAB＞0
UAB＜0
A＞ B
2.单位：伏特 V
A＜ B
1.描述电势差时，必须指明是哪两点的电势差。如UAB或UBA。
2.电势差与零电势点的选取无关。
3.电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末位置决定。
4.电势差的正负不表示方向，表示电场中两点电势的相对高低。
5.推论：
注意
例1．关于电势、电势差和电势能这三个物理量，下面说法中正确的是（　）
A．电荷在高电势处具有较大的电势能
B．电场中确定的两点间的电势差与零电势位置的选取无关
C．电势是描述电场力的性质的物理量
D．电势、电势差、电势能都是矢量
B
例2．电场中有A、B两点，已知电势φA=650V，φB=800V。把电荷量q=-2×10-9C的带电粒子从A点移动到B点，则（　）
B
A．A、B两点的电势差为150V
B．A、B两点的电势差为-150V
C．电场力做功为3×10-6J
D．电场力做功为-3×10-6J
A
B
F
E
WAB=－ Ep
＝EpA－EpB
＝q A－q B
＝q( A－ B)
＝qUAB
适用于恒力和变力做功
电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值
二、静电力做功与电势差的关系
电荷q从A点移动到B点，求电场力做的功
请思考A、B两点间电势差是否由WAB和q的数值决定？
A
B
F
E
q 2q 3q 、、 nq
W0 2W0 3W0 、、 nW0
电势差的大小与试探电荷无关，电势差由场源电荷和两点的位置决定。
电势差与电势的区别和联系
比较 电势φ 电势差U
联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
单位 相同，均是伏特(V)
标矢性 都是标量，且均具有正负
物理意义均是描述电场的能的性质的物理量
应用 或 WAB=qUAB：
(1)加下标时: WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。
(2)不加下标：将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或电场做功的正负。
符号规范:
例3．如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10-9 C的正点电荷从A经B、C到达D点，则从A到D静电力对电荷做的功为（ ）
A.4.8×10-8 J　　　　　　　
B.-4.8×10-8 J
C.8.0×10-8 J　　　　　　　
D.-8.0×10-8 J
【解析】A与D之间的电势差UAD=φA-φD=-40 V-（-10 V）=-30 V。WAD=qUAD=-4.8×10-8 J，选项A、C、D错误，B正确。
B
例4．下列关于电势差与电场力做功的说法中，正确的是（ ）
A.电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定
B.电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定
C.电势差是矢量，电场力做的功是标量
D.电场中两点间的电势差等于电场力所做的功，即电荷减少的电势能
B
三.电势与电场强度的关系
正电荷电场: E大的地方，φ高
结论1:E大处φ不一定高；φ高处E不一定大。
电场强度大的地方，电势也一定大吗？
负电荷电场: E大的地方，φ低
对O点：E =0，φ≠0
对O点： φ=0，E ≠0
结论：电场强度E与电势φ无直接关系。
电场强度为0的地方，电势是否一定为0？
结论2:E为0处，φ不一定为零;φ为0处，E不一定为零。
电场强度E与电势φ无直接关系，那么电场强度E与电势差U是否有关系呢？
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 　
若沿场强方向移动电荷
A
B
E
C
θ
L
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 　
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：
（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
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 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
电场强度的三个表达式的比较
例5．如图，A、B、C、D是匀强电场中平行于电场线的矩形的四个顶点，A、B、C三点电势分别为φA=8 V，φB=2 V，φC=3 V，则D点的电势（　）
D
【解析】　因为UAB=UDC，即8V-2V=φD-3 V，故φD=9 V，选项D正确。
A.7 V　　　B.6 V　　　C.10 V　　　D.9 V
例6（多选）．下列关于电势差的说法中正确的是（　）
A.在图中，若AB=BC，则UAB>UBC
B.在图中，若AB=BC，则UAB=UBC
C.在图中，若AB=BC，则UABD.在匀强电场中，与电场线垂直的方向上任意两点间的电势差为零
【解析】由电场线的疏密可知，A、B之间比B、C之间的平均电场强度大，由U=d可知，若AB=BC，则UAB>UBC，A对，B、C错。等势面与电场线始终相互垂直，故D对。
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