高中物理 1.5电场强度与电势差的关系课件 粤教版选修31.pptVIP

电场强度与电势差的关系 第五节 电场的两大性质 力的性质 能的性质 由电场强度e描述 可用等势面形象表示 物质存在的两种方式 实物和场物理学的两条主线 力和能 由电势描述 电势差 可用电场线形象表示 复习巩固 电势和电势差是描述电场的能的性质物理量 电场强度是描述电场的力的性质的物理量 1 电场强度和电势分别是描述电场什么性质的物理量 定义式分别是什么 wab q 引入 完成课本p17的 讨论与交流 电场强度和电势是从不同角度描述电场的两个物理量 而电场力做功与力有关 而力与电场强度有关 功也与电势差有关 那么 电场强度和电势差是否也存在一定的关系呢 以匀强电场为例 一 探究场强与电势差的关系如图所示 匀强电场的电场强度为e a b两点在同一条电场线上 但在两个不同的等势面上 它们之间的距离为d 电势差为uab 结论 场强与电势差的关系为 a b l b de 解析 把正电荷q不是沿场强方向由a点移动到b点 则电场力所做的功 从力的角度 ab flcos qelcos 从能的角度 ab quab由上两式得 uab elcos lcos 为沿场强方向上的距离 用de表示 说明 de就是ab两点沿电场线的投影 如何作出呢 如果不是沿场强方向移动电荷 则有 uab elcos ede或e uab de 电场强度与电势差的关系 1 公式u ed和e u d只适用于匀强电场 或 说明 2 u ed中d必须是沿场强方向的距离 3 在匀强电场中 场强在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差 4 电场强度方向 是电势降落最快的方向 5 场强e和电势没有直接的关系 场强e是绝对的 而电势是相对的 其值与零势点选择有关 电场强度与电势差的关系 或 说明 6 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 两点电势的高低按沿电场线电势降低判断 7 场强的单位 1v m 1n c 注意 在非匀强电场中 e和u也有一定的关系 但不像在匀强电场中的关系式那么简单 课本p18的例题 例题一 例 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a板的距离为2cm 1 求a b两板间的场强大小和方向 2 以地为参考点 问 c点的电势多高 解 1 求a b两板间的场强大小e uab d 6 102v m方向由a板指向b板 2 uac edac 12v由uac ja jc 得jc ja uac 0 12v 12v 二 电场线与等势面的关系1 电场线跟等势面垂直 沿等势面移动电荷电场力不做功 2 沿着电场线的方向电势减小 逆着电场线的方向电势增加 3 电场线密的区域等势面密 等势面密的区域场强大 电场线疏的区域等势面疏 等势面疏的区域场强小 特别注意 电场强度大处电势不一定高 电势差不一定大 电场中某点电势的高低与该点的场强无直接关系 为什么 为什么 为什么 公式e f q e kq r e u q的比较 定义式 适合任何电场 q为试探电荷 e与q无关 决定式 只适合点电荷电场 q为场源电荷 e由q所产生 关系式 只适合匀强电场 d为沿场强方向的距离 拓展 当a不动 b板向上平移时 板间的电场强度e怎样变化 c点的电势又怎样变化 课本p18的例题 1 如图所示 a b c d是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知a b c三点的电势分别为 a 15v b 3v c 3v 由此可得d点电势 d v 9 例题四 解析 如图所示 连接a c两点 取d b 为ac的三等分点 uac 18v d 点电势为9v b 电势为3v b 点与b点等势 将等势的两点连起成一等势面bb 连接d d 可以证明d d bb 所以dd 也是一个等势面 所以d点电势 d d 9v 解题回顾 根据已知几个点电势值 利用等分法在电场中找等势点 是解决此类问题的最基本也是最有效的方法 但不是惟一方法 根据匀强电场沿任何同一方向在空间上是均匀变化的 所以有uab udc 也可求得ud 9v 可见只要对所学知识灵活运用 方法是很多的 由本题条件可知该电场方向为斜向下 设场强e与ab成 角 正方形边长为d 如图9 2 4所示 则ubc edsin 3 3 6v uad edsin 15 ud 由两式可解得ud 9v 1 一个点电荷 从静电场中的a点移到b点 其电势能的变化为零 则 a a b两点的场强一定相等b 该点电荷一定沿等势面移动c 作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的d a b两点的电势一定相等 d 练习 2 两平行金属板a b相距d 3cm 接在电压u 12v的电池组上 电池组的中点接地 图10 14 1 计算两板间场强 2 在距a板d 1cm处平行板面插入一块薄金属片c 计算ac cb两区域的场强及ac cb间电势差 3 把c板接地后 ac cb两区域的场强有何变化 1 400v m 2 400v m 400v m 4v 8v e与q s成正比 3 600v m 300v m 3 图中a b c三点都在匀强电场中 已知ac bc abc 60 bc 20cm 把一个电量q 10 5c的正电荷从a移到b 电场力做功为零 从b移到c 电场力做功为 1 73 10 3j 则该匀强电场的场强大小和方向是 a 865v m 垂直ac向左b 865v m 垂直ac向右c 1000v m 垂直ab斜向上d 1000v m 垂直ab斜向下 d 4一端固定的长为l的绝缘线 另一端栓住质量为m带电量为q的小球 放在水平向右的匀强电场中 如图所示 把细线拉至水平 将小球从a点由静止释放 当小球向下摆过60 角到达b位置时 速度恰好为零 求 1 a b两点间的电势差 2 匀强电场的场强大小 5 一个10 5c的电荷从电场外移到电场内一点a 外力克服电场力做功0 006j 则a点电势为多少