1.6 电势差与电场强度的关系—人教版高中物理选修3-1课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
1.6电势差与电场强度的关系
第一章
静电场
电场力（F=Eq）
电势能的变化
WAB=qUAB
电场强度（E）
移动电荷q做功
?
电势差（UAB）
知识回顾
一、若沿场强方向移动电荷
从力的角度：
Ｗ=
Fd
=
qEd
①
从能的角度：
Ｗ=
qUAB
②
由
①
②
两式得:
UAB
=
Ed
　
E
A
B
d
那么电场强度与电势差之间是否存在着联系呢？但是它们一个与力有关，一个与能有关，这两方面又有什么联系呢？
由此可得，电场中两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积，这句话对吗？
在匀强电场中电场力做功的计算
E
A
B
L
d
问题二、若不沿场强方向移动电荷？
在匀强电场中电场力做功的计算
所以说，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。
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.
一、电场强度与电势差的关系
电场强度
沿电场方向
Ed
匀强
电场方向
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__________
上降低的电势.
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
V/m＝1
N/C.
电势差
沿电
场强度方向距离
电场
单位距离
伏[特]
每米
V/m
三、场强E的物理意义的另一种表述
注意：电势降落方向不一定是场强方向
场强E的大小描述沿电场方向电势降落的快慢，场强E的方向是电势降落最快的方向。
前面讲过，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，但沿AB方向距离最短，即降低得最快，而AB方向即为场强方向
A
D
C
B
【牛刀小试】如图所示，有两块平行金属板A、B相隔6cm，接在36V的直流电源上，电源的正极接地，C点在两板间且到B板的距离为4cm。
（1）求A、B两板间的场强大小和方向；
（2）以地为电势的零点，则C点的电势是多少？
解：1.由
U=Ed得到：
2.由题目得到电场线方向向下，则C点电势比B点电势高，C,B
间的电势差UCB=DdCB=600X0.04V=24V
B板接地，φB=0,由UCB=φC-φB=24-0=24V
E
30O
A
B
【牛刀小试】如图所示，在场强为E＝4.0×103
N/C的匀强电场中有相距5.cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。则A、B两点间的电势差UAB为________。
思考：UBA呢？
d
【牛刀小试】如图3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.
解析　板间场强方向水平向左，可见Q板电势最高.
Q板接地，则电势φQ＝0，板间各点电势均为负值.
答案　－50
V　－30
V
图3
再由U＝Ed可求出各点与Q板间的电势差，即各点的电势.
Q、A间电势差UQA＝Ed′＝5×102×(10－4)×10－2
V＝30
V
所以A点电势φA＝－30
V，同理可求得P板电势φP＝UPQ＝－50
V
(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？
解析　当Q板向左平移5
cm时，两板间距离d
″＝(10－5)
cm＝5
cm
Q板与A点间距离变为d
?＝(10－4)
cm－5
cm＝1
cm
答案　－10
V
Q、A间电势差UQA′＝E′d
?＝1.0×103×1.0×10－2
V＝10
V
所以A点电势φA＝－10
V.
在匀强电场中，沿电场线方向相等距离上两点间电势差相等．
思考：匀强电场中，相等距离上的电势差相等吗？
U
=
Ed
②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。
E
应用：①
在匀强电场中，
一条线上相等距离的两点间的电势差相等。
A
A’
Ｂ
Ｂ’
思考：匀强电场中，不沿电场线方向相等距离上两点间电势差也相等吗？
等差等势面
C
四.电场线与等势面的关系：
1、电场线跟等势面垂直
2、沿着电场线的方向各等势面电势减小，
3、电场线密的区域等势面密，电场线疏区域等势面疏
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
E大处φ不一定高；φ高处E不一定大
对比：电势与电场强度的关系是什么？
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反之又如何呢？
（若规定无穷远处为零电势点
）
.O
对O点：E=0，φ
≠0
.O
对O点：φ
=0，E
≠0
E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零
对比：电势与电场强度的关系是什么？
无直接关系
电场强度计算公式总结
物理意义
适用范围
是电场强度大小的定义式
是真空中点电荷场强的决定式
是匀强电场中场强的计算式
适用于一切电场q是试探电荷
在真空中,场源电荷Q是点电荷
匀强电场
公式
区别
电场力
电场强度
电势差
电势
电势能
电场力的功
电场力做功与路径无关
1到6节知识点关系总结
课堂训练
A.公式UAB＝Ed适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差
B.由UAB＝Ed知，A点和B点间距离越大，则这两点的电势差越大
1
2
3
4
5
D.公式中的d是匀强电场中A、B所在的两等势面之间的距离
√
2.(公式UAB＝Ed的应用)(2018·济南市期末)如图9所示，沿x轴正向的匀强电场E中，有一动点A以O为圆心，r＝OA为半径逆时针转动一周，O与圆周上的A点的连线OA与x轴正向(E方向)成θ角(θ<
)，则此圆周上各点与A点间最大的电势差为
A.U＝Er
B.U＝Er(sin
θ＋1)
C.U＝Er(cos
θ＋1)
D.U＝2Er
1
2
3
4
√
5
图9
解析　由U＝Ed知，与A点间电势差最大的点应是沿场强方向与A点相距最远的点，dmax＝r＋rcos
θ，所以Umax＝Er(cos
θ＋1)，C项正确.
3.(应用UAB＝Ed定性分析非匀强电场)(2018·天津实验中学段考)如图10所示的同心圆是电场中的一簇等差等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A→C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，则下列说法正确的是
A.电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越小
B.电子沿AC方向运动时它具有的电势能越来越大
C.电势差UAB＝UBC
D.电势φA<φB<φC
√
1
2
3
4
5
图10
解析　由等势线分布和电子速度变化可知该电场为负点电荷的电场，电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越大，选项A错误；
根据电子只在电场力作用下沿着直线由A→C运动时的速度越来越小，可知电子具有的电势能越来越大，选项B正确；
根据U＝Ed，由于电场为非匀强电场，平均电场强度EABUBC，选项C错误；
电势φA>φB>φC，选项D错误.
1
2
3
4
5
4.(等分法确定电势和电场强度)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
1
2
3
4
5
解析　由于是匀强电场，因此a、b连线的中点与c点电势相等，电场强度的方向垂直于等势面且由高电势处指向低电势处，所以D正确.
√
5.(公式UAB＝Ed的应用)平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图11所示，两板间距离是5
cm，两板间的电压是60
V.
(1)两板间的场强大小是____________；
图11
1.2×103
V/m
1
2
3
4
5
(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5
cm，P2点离B板也是0.5
cm，P1和P2两点间的电势差U12＝______.
1
2
3
4
5
48
V
解析　P1、P2两点间沿场强方向的距离：d′＝4
cm.
所以U12＝Ed′＝1.2×103×4×10－2
V＝48
V.
课后习题（做在课本上）
同步练习
课后作业
谢谢聆听！！