教科版选修3-1_4. 电势能 电势与电势差课件39张PPT

1.6 电势差和电场强度的关系
电场的两大性质：
①力的性质：
②能的性质：
由电场强度描述
可用电场线形象表示
由电势、电势差描述
可用等势面形象表示
电场力
电场强度
电势差
电势
电势能
电场力功
与路径无关
？
一、电势与电场强度的关系
问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？
反之又如何呢？
E 大处，φ 不一定高； φ 高处， E 不一定大
一、电势与电场强度的关系
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？
反之又如何呢？
E 为零处， φ 不一定为零φ 为零处， E 不一定为零
.O
.O
---莫得关系
情景一：如图，匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移到B点，A、B之间的电势差为UAB，距离为d，试分析电势差与电场强度的关系？
A
B
q
E
解：
由功的定义可得:
由电场力做功与电势差的关系得:
由以上两式可得：
二、电势差与电场强度的关系
若A、B不在同一条电场线上，是否还能得出以上结论？
E
A
B
q
情景二：已知A、B之间的电势差为UAB，距离为l，沿电场线方向的距离为d。
l
d
θ
静电力做功：
解：
得：
二、电势差与电场强度的关系
E
θ
B′
d
注：1、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降低的电势.
2、 1 V/m=1 N/C
A
B
匀强电场
两点间的电势差
电场线方向的距离
等势面的垂直距离
电场强度E三个公式的区别与应用
物理含义
引入过程
适用范围
区别
公式
定义式
适用于一切
电场
真空中点电荷
场强的决定式
由E＝ 和
库仑定律导出
真空中点电荷
匀强电场
场强的决定式
由F＝qE和
W＝qU导出
匀强电场
电荷在电场中会受到力的作用
电场力
电场强度
电势差
电势
电势能
电场力功
与路径无关
结论:沿电场线方向电势降低最快。
问：从A到B、A到C、A到D电势都是降低的，沿哪个方向电势降低最快
U=E·d 适用于匀强电场的定量计算。
可用于非匀 强电场的定性分析。
如：各相邻等势面的电势差一定时，
E越大，d越小等差等势面越密，场强越大
U=E·d 适用于匀强电场的定量计算。
可用于非匀 强电场的定性分析。
如：各相邻等势面的电势差一定时，
E越大，d越小等差等势面越密，场强越大
实线为电场线，虚线为等势面，a、b两点的电势分别为φa＝60 V、φb＝30 V，则a、b连线中点c的电势φc应为(　　)
A．φc>45 V
B．φc<45 V
C．φc＝45 V
D．φc＝0 V
B
变式
解：设AB=BC=l,该直线与电场线方向的夹角为θ,
则： UAB=Elcosθ,UBC=Elcosθ,故UAB=UBC
推论1:在匀强电场中,同一直线上等距离的任意两点间的电势差相等。
推论2：在匀强电场中，两长度相等且相 互平行的线段的端点间的电势差相等．
. N′
60°
如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，两点间电势差为5 V,M、N连线与场强方向成60°，则此电场的电场强度多大？
E
M.
.N
解：
课堂练习：
在电场强度为600 N/C的匀强电场中，A、B两点相距5 cm，
若A、B两点连线是沿着电场方向时，则A、B两点的电势差是_______ V。
若A、B两点连线与电场方向成60°角时， 则A、B两点的电势差是________V；
若A、B两点连线与电场方向垂直时，则A、B两点的电势差是________V。
30
15
0
如图，直线上有o、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等。在o点处有固定点电荷，已知b点电势高于c点电势。若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则（ ）
A．两过程中电场力做的功相等
B．前一过程中电场力做的功大于
后一过程中电场力做的功
C．前一过程中，粒子电势能不断减小
D．后一过程中，粒子动能不断减小
C
点电荷的静电场中电场线用实线表示，虚线是某一带电粒子运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )
A.带电粒子所带电荷的性质.
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
a
b
A C
580
580
580
580
580
580
580
3、如图所示，平行金属板A与B相距5cm，电源电压为10v，则与A板相距1cm的C点的场强为( )
A.1000V／m B.500V／m
C.250V／m D.200V／m
D
如果A板接地，则C点的电势为( )
A.2V B.-2V C.8V D.-8V
B
4、如图，两块平行正对的金属板MN分别与电源相连，N板接地.在两板中的P点固定一正检验电荷.现保持M板不动，将N板向下平行移动，则在N板下移过程中，正检验电荷在P点的电势能变化情况是( )
A.不变 B.变大 C.变小 D.无法确定
B
如果保持N 板不动，将M板向下平行移动呢？
5、如图甲是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上的两点，若将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示比较A、B两点电势的高低和场强大小可知( )
A.φA>φB B.φA<φB
C.EA>EB D.EABC
答案:7.5×103；-3.84×10-16；增加
6、如图所示，a、b是匀强电场中的两点已知两点间的距离为0.4m，两点的连线与电场线成37°角，两点间的电势差Uab=2.4×103V，则匀强电场的场强大小为E=______V/m，把电子从a点移到b点电场力做功W=______J，电子的电势能将______(填“增大”、“减少”或“不变”)
7.如图所示，两平行板的金属板间始终与电源两极相连，电源电压为8.0V，两板的间距为2cm，而且极板B接地。极板间有C、D两点，C距A板0.5cm，D距B板0.5cm，则（ ）
A．两板间的场强为500V/m
B．C、D两点的电势相等
C．C点的电势ψC =2.0V
D．D点的电势ψD =2.0V
D
8、如图，在光滑绝缘竖直细杆上,套有一小孔的带电小球，小球质量为m，带电荷量为-q，杆与以正电荷Q为圆心的某一圆周交于BC两点，小球从A点无初速释放,AB=BC=h，小球滑到B点时速度大小为
，求小球滑到C点时速度的大小及AC两点间的电势差.
解:因B、C为同一等势面上的两点，所以小球从B运动到C点的过程中，电场力做功为零，由动能定理得
小球从A运动到C的过程中，由动能定理得
8、匀强电场中的A、B、C三点构成一边长为a的等边三角形，如图所示，场强方向平行于纸面.具有初速度的电子在电场力作用下从B到A动能减少E0，质子在电场力作用下从C到A动能增加E0，求匀强电场的场强.
解:根据动能定理得电子从B到A过程中
质子从C到A过程中
由①②可知B、C两点电势相等且大于A点电势.即φB=φC>φA
方向垂直BC，并指向A
①
②
因为电场为匀强电场，所以BC连线为等势面(如图中虚线)，与BC垂直为电场线(如图中实线)
图中A、B、C为匀强电场中的三点已知φA=12V，φB=6V，φC= - 6V试在方框中做出该电场线的分布示意图