人教版高二物理选修3-1第一章1.6 电势差与电场强度的关系课件（共17页）

(共17张PPT)
1.6电势差与电场强度的关系
新课标高中物理选修3－1
第一章
静电场
1.判断下列说法的正误.
(1)电场中A、B两点的电势差，不仅与A、B两点的位置有关，还与零电势点的选取有关.(　　)
(2)电场中任意两点的电势差，与是否放入试探电荷无关.(　　)
(3)A、B两点的电势差是恒定的，且UAB＝UBA.(　　)
(4)若电场中两点间的电势差UAB＝1
V，则将单位电荷从A点移到B点，电场力做功为1
J.(　　)
(5)将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q从B点移到A点电场力所做的功相同.(　　)
(6)电势差的定义式UAB＝
，说明两点间的电势差UAB与静电力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比.(　　)
复习旧知
2.在某电场中，将一带电荷量为q＝＋2.0×10－9
C的点电荷从a点移到b点，电场力做功W＝－4.0×10－7
J，则a、b两点间的电势差Uab为________V.
在如图2所示的匀强电场中，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为UAB，A、B之间相距为d.现将一个电荷量为q的电荷由A移到B.
导学探究
匀强电场中电势差与电场强度的关系
一
(1)从力和位移的角度计算静电力所做的功；通过A、B间的电势差计算静电力做的功.
(2)比较两次计算的功的大小，说明电势差与电场强度有何关系.
(3)B、C在同一等势面上，UAC与电场强度有何关系？
1.在匀强电场中，两点间的电势差等于
与这两点
的距离的乘积.
2.公式：UAB＝
.
3.适用条件：
(1)
电场.
(2)d为两点沿
的距离.
匀强电场中电势差与电场强度的关系
一
沿电场方向
电场强度
Ed
匀强
电场方向
2.如图所示，场强为E＝1.0×102
V/m的匀强电场中，有相距d＝2.0×10－2
m的A、B两点，A、B连线与电场方向的夹角为60°，则A、B两点间的电势差为______
V.
二
1.意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的
与这两点
的比值.
2.电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿
方向每单位距离
上降低的
.
3.电场强度的另一个单位：由E＝
可导出电场强度的另一个单位，即
，符号为
.1
＝1
N/C.
沿电场强度方向距离
电势差
电场
电势
伏[特]每米
V/m
V/m
1.公式UAB＝Ed、E＝
的适用条件都是匀强电场.
两公式中d不是两点间的距离，而是两点所在的等势面的距离，只有当此两点在匀强电场中的同一条电场线上时，才是两点间的距离.
2.由E＝
可知，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.
3.电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向.
知识深化
例1　如图3所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1
m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100
V/m，则O、P两点的电势差可表示为
A.UOP＝－10sin
θ
(V)
B.UOP＝10sin
θ
(V)
C.UOP＝－10cos
θ
(V)
D.UOP＝10cos
θ
(V)
√
图3
解析　因为沿着电场线的方向电势降低，所以P点的电势高于O点的电势，则O、P两点的电势差UOP为负值.根据电势差与场强的关系可得UOP＝－Ed＝－E·Rsin
θ＝－10sin
θ
(V)，所以A正确.
例2　如图4所示，P、Q两金属板间的电势差为50
V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d＝10
cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4
cm.求：
(1)P板及A点的电势.
(2)保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5
cm，则A点的电势将变为多少？
规律总结
1.电势差的三种求解方法
(1)应用定义式UAB＝φA－φB来求解.
(2)应用关系式UAB＝
来求解.
(3)应用关系式UAB＝Ed(匀强电场)来求解.
2.在应用关系式UAB＝Ed时可简化为U＝Ed，即只把电势差大小、场强大小通过公式联系起来，至于电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断.
公式
适用范围
说明
电场强度公式的区别：
任何电场
定义式，q为试探电荷
真空中点电荷电场
Q为场源电荷，r为到点电荷距离
匀强电场
d为沿电场线方向的距离
三
UAB＝Ed只适用于匀强电场的定量计算，在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题.
(1)公式U＝Ed在非匀强电场中，E可理解为相距为d的两点间的平均电场强度.
(2)当电势差U一定时，场强E越大，则沿场强方向的距离d越小，即场强越大，等差等势面越密.
(3)距离相等的两点间的电势差：E越大，U越大；E越小，U越小.
例3　如图5所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa＝50
V，φc＝20
V，则a、c连线中点b的电势φb为
A.等于35
V　　　　　
　
B.大于35
V
C.小于35
V　　　　　　
D.等于15
V
图5
例4、如图9所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列.A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上.A、C两点的电势依次为φA＝15
V和φC＝5
V，则B点的电势
A.一定高于10
V
B.一定等于10
V
C.一定低于10
V
D.无法确定
1
2
3
图9
四
1.在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场方向的距离.
由公式U＝Ed可以得到下面两个结论：
用等分法确定等势线和电场线
甲　　　　　　乙
图6
结论2：在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等.如图乙中，线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UDC(或φA－φB＝φD－φC)，同理有UAD＝UBC.
2.确定电场方向的方法
先由等分法确定电势相等的点，画出等势线，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的等势面.
例5、a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势分别为φa＝10
V，φb＝2
V，φc＝6
V，a、b、c三点所在平面与电场方向平行，下列各图中电场强度的方向表示正确的是
例5　如图8所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0
V，A点处的电势为6
V，B点处的电势为3
V，则电场强度的大小为
A.200
V/m
B.200
V/m
C.100
V/m
D.100
V/m
图8
例6　如图7所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中的三点，已知：φA＝12
V，φB＝6
V，φC＝－6
V.试在该虚线框内作出该电场的示意图(画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线.
图7