人教版高中物理选修3-1第一章第6节电势差与电场强度的关系 (共32张PPT)

(共32张PPT)
复习巩固
1、电势差
：两点的电势之差，也叫电压
2、静电力做功与电势差的关系：
3、电势差UAB与q、WAB均无关,仅与电场中A、B两
位置有关。
故电势差反映了电场本身的性质。
4、电势差的单位：伏特
符号V
1
V=1
J/C
5、电势差是标量。
或
例题1、在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
（4）根据以上所得结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。
解析：
（1）正电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点的电势比B点的高。电荷从B移动C，静电力做负功，所以C点的电势比B点的高。但C、B间的电势差的绝对值比A、B间的电势差的绝对值大，
所以：C点电势最高，A点次之，B点电势最低。
（2）AB之间的电势差
UAB=WAB/q=75V
A点电势比B点电势高75V
BC之间的电势差
UBC=WBC/q=-200V
C点电势比B点电势高200V
（3）AC间的电势差
UAC=UAB+UBC=75V-200V=-125V
电荷q‘=
-1.5×10-9C从A移到C，静电力做功为WAC=q’UAC=1.875×10-7J
即静电力做正功1.875×10-7J
UAC=φA-
φc=φA-φB+φB-φC
=UAB+UBC
.
.
C
.
A
B
图
例题2：
如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是φA=5V，φB=-2V，φC=0，将电荷量q=-6×10-6C的点电荷从A移到B电场做功多少？电势能变化了多少？若将该电荷从B移到C，电场力做功多少？电势能变化了多少？该点电荷在三点中哪一点时电势能最大？
A
B
C
解析：
（1）将点电荷从A移到B，电场力做功
J=
-4.2×10-5J
可知，电场力做了4.2×10-5J的负功，因此电势能增加了4.2×10-5J
．
A
B
C
A
B
C
（2）将点电荷从B移到C，电场力做功
J=1.2×10-5J．
　因为电场力做正功1.2×10-5J，所以电势能减少了1.2×10-5J．
（3）由　　　　可知，该点电荷在B处的电势能最大，
J=1.2×10-5J．
1.下列说法正确的是（
）
A.电势差和电势一样，是相对量，与零点的选取有关
B.电势差是个标量，但是有正负之分
C.由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。
D.
AB两点的电势差是恒定的，不随零电势点的
不同位置而改变，所以UAB=UBA
BC
【当堂练习】
2.对于电场中A、B两点，下列说法中正确的是
A.电势差的定义式UAB=WAB/q，说明两点间的电势差UAB
与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比。
B.A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移动到B点电场力做的功。
C.将1C电荷从A点移到B点，电场力做1J的功，这两点的电势差为1V。
D.电荷由A点移动到B点的过程中，除受电场力外，还受其他力作用，电荷的电势能的变化就不再等于电场力做的功。
C
3、关于对UAB
=WAB/q
和WAB
=
qUAB的理解，正确的是
A、电场中A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电量q成反比
B、在电场中A、B两点移动不同的电荷，电场力的功WAB和电量q成正比
C、UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系
D、WAB与q、UAB无关，与电荷移动的路径无关
BC
BD
4、关于电势差UAB和电势φA
、φB的理解，正确的是
A、UAB表示B点与A点之间的电势差，
即UAB
=
φB
?
φA
B、UAB和UBA是不同的，它们有关系：UAB
=
?UBA
C、φA
、φB都有正负，所以电势是矢量
D、零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地和无穷远处为零电势点
1、有一个带电量q
=
?3.0×10?6
C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服电场力做功6.0×10?4J，从B点移到C点时，电场力做功9.0×10?4
J。试问：
（1）A、B、C三点之间的电势差UAB
、UBC和UCA各是多少？
（2）若规定B点电势为零，则A、C两点的电势φA和φC各是多少？该电荷在A、C两点的电势能EPA和EPC分别又是多少？
（1）200V，－300V，100V
（2）200V，300V；
－6.0×10?4J，
－9.0×10?4J
拓展提高
拓展提高
解析：
（
1
）由题意得Ａ点移到Ｂ点，电
场力做功
WAB＝－
6.0×10?4
J
ＵＡＢ＝ＷＡＢ/q=200V
UBC=WBC/q=-300v
UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=100v
拓展提高
（
2
）因为
φB=0
ＵＡＢ＝
φA
-φB=200V
所以φA
=ＵＡＢ=200V
EPA=q
φA=
－6.0×10?4J
因为
φB=0
UBC=φB-
φC
=-300
φC
=-UBC=300V
EPC=q
φC=
－9.0×10?4J
2、图中,a、b、c、d、e五点在一直线上,b、c两点间的距离等于d、e两点的距离.在a点固定放置一个点电荷,带电荷量为+Q,已知在+Q的电场中b、c两点间的电势差为U.将另一个点电荷+q从d点移到e点的过程中(
)
A.电场力做功qU
B.克服电场力做功qU
C.
电场力做功大于qU
D.电场力做功小于qU
D
a
b
c
d
e
拓展提高
复习巩固
1.
功的定义
2.
电场力做功的特点
3.
电场力做功与电势能改变
的关系
4.
电场力做功与电势差改变
的关系
第一章
静电场
1.6
电势差与电场强度的关系
探究
电势与电场强度的关系
匀强电场的电场强度为E,电荷q从A移动到B静电力做的功W与A、B两点的电势差UAB的关系为
W=qUAB
为了研究简便我们一匀强电场为例来研究。
我们也可以从q所受的静电力来计算功。这个力是
F=qE
因为匀强电场中电场强度处处相等，所以q受的电场力是一个恒力，它做的功为
W=Fd=qEd
比较两个计算结果，得到
UAB=Ed
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。
电势差与电场强度的关系
UAB=Ed
上面讨论的是A、B位于同一条电场线上。如果它们不在同一条电场线上呢？
匀强电场的电场强度为E,电荷q从A移动到B静电力做的功W与A、B两点的电势差UAB的关系为
W=qUAB
（UAB方向：沿电场线方向）
静电力做功分析：
θ
我们也可以从q所受的静电力来计算功。这个力是
F=qEcosθ
因为匀强电场中电场强度处处相等，所以q受的电场力是一个恒力，它做的功为
W=FL=qEcosθL=qEd
比较两个计算结果，同样得到
UAB=Ed
在匀强电场中，电场强度的大小，等于两点间电势差与两点沿电场线方向距离的比值。
也就是说，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。
UAB=Ed
点拨提高
——适用于点电荷所产生的电场(Q为源电荷)。
——适用于任意电场(q为试探电荷)。
——适用于匀强电场(d为沿电场线的距离)。
归纳
电场强度的求解方法：
点拨提高
根据公式：
，E的单位是N/C。
适用于受力分析。
根据公式：
，E的单位是V/m
。
适用于功能关系。
E的单位
归纳
点拨提高
课堂小结
电势差与电场强度的关系
UAB=Ed
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。
1.适用条件:匀强电场
2.各物理量意义:
U—表示两点电势差(取绝对值)
E—表示匀强电场的场强
d—表示两点间沿电场线方向的距离
本式不带正负号
3.场强的单位:1V/m=1N
/C
注意
点拨提高
当堂检测
1.
对公式E=UAB/d的理解,
下列说法正
确的是(
)
A.
此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差
B.
A、B两点间的距离越大，则这两点间的电势差越大
C.
公式中的d是指A、B两点间的距离
D.
公式中的d是指匀强电场中A、B两个等势面间的距离
D
当堂检测
2.图中实线表示电场线，虚线表示等势面，过ab两点的等势面的电势分别为40V、20V，那么ab连线的中点的电势值为（　　）。
A.
等于30V
B
.大于30V
C.
小于30V
D.
无法确定
C
3.如图所示，一匀强电场中有一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离都是2cm，则该电场的电场强度为
.V/m，到A点距离为1.5cm的P点的电势为
.V。
-2.5
4.
在匀强电场中如图中所示分布着
A、
B、C三点.
当把一个电量
q=10-5C的正电荷从A沿AB线移到B时,
电场力做功为零;
从B移到C时,
克服电场力做功为1.73×10
-3J.
试判断该电场的方向,
算出场强的大小．
A
B
C
60°
20cm
?
解析:
将电荷由A移至B时电场力不做功,
说明A、B两点在同一等势面上.
又由于是匀强电场,
等势面为平面,
故AB面为一等势面.
再由将正电荷由B移至C时克服电场力做功可知,
C点电势高于B点电势.
场强方向如图所示