2024-2025学年人教版高中物理必修三教学课件 10.3 电势差与电场强度的关系(共25张PPT)

(共25张PPT)
第十章 静电场中的能量
第三节 电势差与电场强度的关系
他们之间有什么关系？
E 与UAB 有什么关系呢？
如图，电场线密的地方等差等势面也密，电场线稀疏的地方等差等势面也稀疏，这是为什么？这说明什么？
场强与电势之间存在联系
在匀强电场中，寻找电势差与电场强度的关系
①若沿场强方向移动电荷
从力的角度：
从能的角度：
由上式得:
在匀强电场中，两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积
在匀强电场中，寻找电势差与电场强度的关系
②若不沿场强方向移动电荷
从力的角度：
从能的角度：
由上式得:
匀强电场中，电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度的关系
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
表达式:
单位:
伏每米V/m 1V/m=1N/C
理解：
①在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差
②电场强度E的方向是电势降低最快的方向
电场强度是电势对空间位置的变化率
在非匀强电场中，E 表示平均电场强度
课本例题.真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一带电量为2×10-15 kg 的粒子位于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？
详解见课本P36 页
第（2）问中需要考虑重力对问题的影响吗？
重力：
静电力：
①微观粒子重力远小于静电力，重力可以忽略（电子、质子、中子、离子等肉眼不可见的粒子）
②可见粒子，重力不可以忽略（油滴、灰尘、小球等肉眼可见的粒子）
例题的第（3）问答案为什么和第二问是一样的？
当M、N两极板间距离增大，它们之间的电势差并没有变，电场力做功相同。
由动能定理可知：
解得：
只要加速电压U是一定的，带电粒子加速后所获得的动能就是一定的
正点电荷电场线上有三点A、B、C，AB=BC
E
A
B
C
①比较UAB与UBC
②若UAB=UBC，则lAB与lBC哪个大？
可用于非匀强电场的定性判断
例题1.如图，O、M、N为一负点电荷电场中一条电场线上的三点，M为ON的中点。O、N两点的电势分别为，，则（ ）
A．M点的电势为-6V
B．O点的电场强度一定比N点的电场强度大
C．M、N两点的电势差等于O、M两点的电势差
D．电子在O点的电势能小于其在N点的电势能
D
匀强电场中有ABCDEF几个点，请完成以下内容
①比较UAB与UBC
②比较UDE与UEF
在匀强电场中，任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)
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
电势差与电场强度的关系
匀强电场的几个推论
推论一：在匀强电场中，任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)
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
匀强电场中有ABCDEF几个点，请完成以下内容
③比较UAC与UFD
④比较UAE与UBD
在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等
电势差与电场强度的关系
匀强电场的几个推论
推论一：在匀强电场中，任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)
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
推论二：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等
AB为匀强电场中的两点，如果O1、 O2 、 O3 … On为AB连线的n等分点
在匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n等分。（几何等分点也是电势差等分点）
电势差与电场强度的关系
匀强电场的几个推论
推论一：在匀强电场中，任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)
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
推论二：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等
推论三：在匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n等分。（几何等分点也是电势差等分点）
例题2（多选）.如图，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C构成一直角三角形，AB=1m，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5V，B点的电势为-5V，C点的电势为15V，据此可以判断（　　）
A．C点的电势比D点的电势高
B．场强方向由B指向A
C．场强的大小为
D．场强的大小为
AD
电势差与电场强度的关系
匀强电场的 φ-x 图像
沿电场线方向电势均匀降低
φ-x 图像的斜率代表什么含义呢？
斜率大小表示场强大小
例题3.空间内有一与纸面平行的匀强电场，为研究该电场，在纸面内建立直角坐标系。规定坐标原点的电势为0，测得 x 轴和 y 轴上各点的电势如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的大小为160V/m
B．电场强度的方向与x 轴负方向夹角的正切值为
C．点（10cm，10cm）处的电势为20V
D．纸面内距离坐标原点10cm的各点电势最高为20V
D
1(多选).在水平线上的O点放置一点电荷，图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线，以水平线上的某点O′为圆心画一个圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是（　　）
A．b、e两点的电场强度相同
B．a点电势低于c点电势
C．b、c两点间电势差等于e、d两点间电势差
D．电子沿圆周由d到b，电场力做正功
BC
2(多选).空间存在平行纸面的匀强电场，但电场方向未知。现在纸面上建立直角坐标系xOy，用仪器沿Ox、Oy两个方向探测该静电场的各点电势，得到电势φ与横、纵坐标的函数关系如图所示。则关于该电场，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的大小为300V/m
B．电场强度的大小为500V/m
C．电场强度的方向指向第三象限
D．沿－y方向是电势降低最快的方向
BC
3.如图所示，匀强电场中A，B，C三点构成一个直角三角形，其中∠A=30°，边长AC=16cm。把电荷量q=-6×10-6C的点电荷由A点移到B点，静电力做功2×10-5J，再由B点移到C点，该点电荷克服静电场力做功2.4×10-5J，取B点的电势为零，求：
（1）A，C两点的电势；
（2）匀强电场的电场强度。