高中物理 第一章 静电场 第7讲 电势差与电场强度的关系课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第7讲电势差与电场强度的关系 1 理解在匀强电场中电势差与电场强度的关系 uab ed 并了解其适用条件 2 会用uab ed或e 解决有关问题 目标定位 二 从电势差的角度理解电场强度 三 等分法确定等势点 栏目索引 一 匀强电场中电势差与电场强度的关系 对点检测自查自纠 一 匀强电场中电势差与电场强度的关系 知识梳理 1 关系式 uab 2 物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于与这两点 的乘积 3 适用条件 电场 ed 电场强度 沿电 场线方向的距离 匀强 答案 深度思考 如图1所示 在电场强度为e的匀强电场中 a b之间的距离为l 若a b两点连线与场强方向成 角 则a b两点间的电势差u为多少 图1 答案u elcos 答案 典例精析 例1如图2所示 在xoy平面内有一个以o为圆心 半径r 0 1m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 若空间存在沿y轴负方向的匀强电场 场强大小e 100v m 则o p两点的电势差可表示为 图2 a uop 10sin v b uop 10sin v c uop 10cos v d uop 10cos v 解析在匀强电场中 uop e rsin 10sin v 故a对 a 解析答案 总结提升 总结提升 uab ed中的d为a b两点沿电场方向的距离 返回 例2如图3所示 实线为电场线 虚线为等势面 a 50v c 20v 则a c连线中点b的电势 b为 a 等于35vb 大于35vc 小于35vd 等于15v 图3 解析从电场线疏密可以看出ea eb ec 由公式uab ed可以判断uab ubc 所以 b 35v c 解析答案 总结提升 返回 总结提升 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 如图3中电场线分布可知 ab段上任一点的场强都大于bc段上任一点的场强 由u ed知 uab ubc 2 在同一幅等势面图中 若相邻等势面间的电势差取一定值 相邻等势面间的间距越小 等势面越密 场强e 就越大 知识梳理 二 从电势差的角度理解电场强度 1 公式 e 2 1 意义 在电场中 电场强度的大小等于两点间的与两点沿方向距离的比值 2 适用条件 电场 3 单位 伏特每米 符号v m 匀强 电势差 电场强度 匀强 答案 深度思考 v m和n c都是电场强度的单位 它们之间如何换算呢 答案 典例精析 例3如图4所示 a b是匀强电场中相距4cm的两点 其连线与电场方向成60 角 两点间的电势差为200v 则电场强度大小为 图4 a 8v mb 50v mc 5 103v md 1 104v m 解析由电势差和电场强度的关系u ed 得e 1 104v m d正确 d 返回 解析答案 总结提升 返回 总结提升 关于场强e的几个表达式的比较 三 等分法确定等势点 典例精析 例4如图5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 a 12v b 6v c 6v 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5 返回 解析答案 总结提升 解析要画电场线 先找等势面 线 因为uac 18v uab 6v 3 将线段ac等分成三份 即使ah hf fc 则 h 6v f 0v 故b h等电势 连接bh即为等势线 由电场线与等势面 线 垂直且由高电势指向低电势 可画出电场线如图所示 答案见解析图 总结提升 总结提升 返回 1 在匀强电场中 沿任意一个方向 电势降落都是均匀的 故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等 如图6甲ab bc 则uab ubc 2 在匀强电场中 相互平行且相等的线段两点间的电势差相等 如图乙ab綊cd 则uab ucd 图6 3 确定电场方向的方法 先由等分法确定电势相等的点 画出等势面 线 然后根据电场线与等势面 线 垂直画出电场线 且电场线的方向由电势高的等势面 线 指向电势低的等势面 线 对点检测自查自纠 1 2 3 4 1 公式uab ed和e 的理解与应用 对公式e 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点和b点间距离越大 则这两点的电势差越大c 公式中d是指a点和b点之间的距离d 公式中的d是a b两个等势面间的垂直距离 解析公式e 只适用于匀强电场 a错 公式中的d是a b两个等势面间的垂直距离 a点和b点间距离大 等势面间的垂直距离不一定大 故b c错 d正确 d 解析答案 1 2 3 4 2 公式uab ed和e 的理解与应用 平行的带电金属板a b间是匀强电场 如图7所示 两板间距离是5cm 两板间的电压是60v 图7 1 两板间的场强是 1 2 103v m 解析答案 1 2 3 4 2 电场中有p1和p2两点 p1点离a板0 5cm p2点离b板也是0 5cm p1和p2两点间的电势差u12 解析p1 p2两点间沿场强方向的距离 d 4cm 所以u12 ed 1 2 103 4 10 2v 48v 48v 解析答案 1 2 3 4 3 应用uab ed或e 定性分析非匀强电场 如图8所示 三个同心圆是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 a 10v和 c 2v 则b点的电势是 a 一定等于6vb 一定低于6vc 一定高于6vd 无法确定 图8 解析从等势面的疏密可以看出ea eb ec 又ab bc由公式uab ed可以判断uab ubc 所以 b 6v b 解析答案 1 2 3 4 返回 4 用等分法画电场线 如图9所示 a b c是匀强电场中等腰直角三角形的三个顶点 已知a b c三点的电势分别为 a 15v b 3v c 3v 试确定场强的方向 并画出电场线 图9 解析答案 1 2 3 4 返回 解析根据a b c三点电势的特点 在ac连线上取m n两点 使am mn nc 如图所示 尽管ac不一