《电势差与电场强度的关系》PPT课件可编辑.ppt

1 6 电势差与电场强度的关系 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 可用电场线形象表示 静电力 F qE 电场强度 E 移动电荷q做功 是否到零参考点 电势能的变化 WAB qUAB 电势差 UAB 电势 看知识结构图 两点间的电能 其它形式能的物理量 描述能性质 描述电场力性质 到零参考点定义 某点电势 不到零参考点定义两点间的电势差 电势差和电场强度E存在怎样的关系就是这一节课所要研究的课题 功能 从力的角度 Fd qEd 从能的角度 qU 由 两式得 U Ed 一 电势差与电场强度的关系 通过下面的例子来推算 1 在匀强电场中 沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积U Ed d为沿场强方向上的距离 2 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的电势差E U d注意 U Ed和E U d的适用条件是 1 匀强电场 2 d是沿场强方向的两点间的距离 单位关系 1V m 1N C A B L B d 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 从能的角度 AB qUAB 由上两式得 如果不是沿场强方向移动电荷 qELcos 解析 A B两点连线L不沿场强方向 不能直接用U EL计算A B两点间的电势差 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 总结论 电势差和电场强度的关系 种说法 1 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积 UAB Ed 2 在匀强电场中电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值 3 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 E UAB d 条件是 匀强电场 沿电场方向的距离 证明1V m 1N C 1伏 1米 U W q 1焦 库 1米 W FS 1牛米 1库米 1牛 1库 比较计算电场强度的公式 是电场强度的定义式 适用于一切电场 是电场强度的决定式 适用点电荷的电场 是电场强度和电势差的关系式 适用匀强电场 解 根据 得 电场强度的方向是电势降低最快的方向 例2 两块相同的金属板A B水平地平行放置 两板的正对面相距30cm A B板分别跟电源的正 负极相连接 电源的电压为60V 如图所示 求 1 两板间电场的场强的大小和方向 2 若A板接地 则B板电势为多大 3 若C点离A板的距离10cm D点离B板的距离为15cm 则C D两点间的电势差为多少 答 略 1 如图 a b c是一条电场线上的三个点 电场线的方向由a到c a b间的距离等于b c间的距离 用 a b c和Ea Eb Ec分别表示a b c三点的电势和场强 下列哪个正确 A a b cB Ea Eb EcC a b b cD Ea Eb Ec 课堂练习 2 在电场强度为600N C的匀强电场中 A B两点相距5cm 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 如图所示 两块相对的平行金属板 与电池相连接 板接地 在距两板等远的一点 固定一个带正电的点电荷 如果将 板向上平移一小段距离 则 点电荷受到的电场力减小 点电荷受到的电场力增大 点电荷的电势能减小 点电荷的电势能保持不变 例题 如图示 A B C D是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知A B C三点电势分别为 A 12V B 3v c 3v 由此可知D点电势 D V A B C D 分析 因为B C两点的电势相等 故BC为一等势面 所以A D也在一等势面上 D 12V 变化1 若 c 6v 其它条件不变 则 D V 变化2 若 c 0 其它条件不变 则 D V A12V B3V C 6V D V 因为12 3 3 6 所以B与AC中点处电势相等 即BD在同一等势面上 故为 3V P E A12V B3V C D 0 V P Q E 巩固练习 1 下列说法正确的是 A 任意两点间的电势差等于场强和这两点距离的乘积 B 沿电场线方向 任何相同距离上的电势降落可能相等 C 电势减小的方向必为场强的方向 D 在相同距离的两点上 电势差大的其场强也大 当堂训练 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 2 图1中实线条是一个电场中的电场线 虚线是一个负试验电荷在这个电场中运动的轨迹 如果电荷是从图中a处运动到b处 则以下判断中正确的是 A 电荷从a到b 运动的加速度变小B 电荷在b处的电势能大C b处的电势高D 电荷在b处的速度小 BD 3 如图1所示 q1和q2为两静止的等量异号电荷 MN是电荷连线的中垂线 一带电粒子在电场力作用下运动到MN上一点P时的速度为v0 方向指向两电荷连线的中点O 经很短的时间 粒子速度为v 则有 A v v0B v v0C v v0D 无法确定 C 4 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 5 如图1所示 地面上方有匀强电场 取场中一点O为圆心在竖直面内作半径R 0 1m的圆 圆平面与电场方向平行 在O点固定电量Q 5 10 4C的正点电荷 将质量为m 3g 电量q 2 10 10C的带电小球放在圆周上的a点时 它恰好静止 若让带电小球从a点缓慢移至圆周最高点b时 外力需做多少功 W外 9 10 3J 6 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 如果此电荷从电场外移到电场内另一点B时 电场力做功是0 002J 则AB两点间电势差UAB为多少 如果有另一个电量是0 2C的负电荷从A移到B 则电场力做正功还是负功 大小是多少 提高练习 1 图示为匀强电场中的一组等势面 已知相邻的两个等势面间的距离为0 1m 则匀强电场的场强大小为 v m 方向为 40v 20v 0 20v E 2 图示 A B C为匀强电场中的三点 它们的连线组成一个直角三角形 且BC 4cm AB 5cm 当把电量为 2 10 9C的点电荷从B点移到C点的过程中 电场力做功8 10 9J 而把该点电荷从A点移到B点需克服电场力做功8 10 9J 则电场强度为多大 B C E A 电势差和电场强度的区别 电场强度 电势差 物理意义 描述电场力的特征 描述电场能的特征 矢 标 量 物理公式 单位 E F q U W q 矢量 标量 V m V 第6节电势差与电场强度的关系 一 电势与电场强度的关系 E大处 不一定高 高处E也不一定大 无直接关系 E为零处 不一定为零 为零处E不一定为零 二 电势差与电场强度的关系 三 比较 q r2E U d的适应条件 一 探究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 一定高 E大处 一定低 E大处 不一定高 高处E不一定大 一 探究电