电势差与电场强度的关系

电势差与电场强度的关系 一 教学目标 1 理解匀强电场中电势差与电场强度的关系 2 知道公式的适用条件 并能用 U Ed 进行有关计算 二 教学重点 匀强电场中电势差与电场强度的关系 三 教学难点 电势差与电场强度的关系在实际问题中应用 4 教学过程 复习旧知 1 电场强度的物理意义 描述电场力的特征 2 电势差的物理意义 描述电场能的特征 3 电场力做功的两种计算方法 1 W FLCOS 2 WAB qUAB 既然电场强度 电势差都可以描述电场 那么两者之间有何关 系 讲授新课 一 探究电势差和电场强度的关系 我们先来看 电场强度和电势差都与电场力做功有关系 那么 我们探究电 势差和电场强度的关系的思路就是从电场力做功出发 如图 沿场强方向把正电荷 q 由 A 点移动到 B 点 设 A B 两 点间的距离为 d 电势差为 UAB 场强为 E 则电场力所做的功为 WAB Eqd WAB qUAB 这是一种特殊的情况 我们再看普遍的情况 E WAB EqLcos Eqd WAB qUAB 由此 我们可以得到 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 公式表示 UAB Ed 注意 1 使用条件 匀强电场 UAB Ed UAB Ed 2 d 为匀强电场中两点沿电场线方向的距离 二 电场强度与电势差的关系 公式变形 AB U E d 物理意义 在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强 度方向距离的比值 或者 电场强度在数值上等于沿电场线方向每单位距离上降低的电 势 单位 伏每米 V m 1V m 1N C 三 有关于计算场强的三个公式 q F E 2 r Q kE d U E 例 在匀强电场中 将一电荷量为 2 10 5 C 的负电荷由 A 点移到 B 点 其电势能增加了 0 1 J 已知 A B 两点间距为 2 cm 两点连 线与电场方向成 60 角如图所示 则 1 在电荷由 A 移到 B 的过程中 电场力做了多少功 适用于任何电场 只适用于点电荷产生的电场 只适用于匀强电场 2 A B 两点间的电势差为多少 3 该匀强电场的电场强度为多大 解析 1 由静电力做多少负功 电荷的电势能增加多少 故 WAB 0 1J 2 VV q W U AB AB 5 5 105 102 1 0 3 由 U Ed 得 所以 60cos ABEUAB mVmV AB U E AB 105 2 1 102 105 60cos 5 2 3 练习 1 如图所示是一个匀强电场的等势面 每两个相邻等势面相距 2 cm 由此可以确定电场强度的方向和数值是 B A 竖直向下 E 100 V m B 水平向左 E 100 V m C 水平向左 E 200 V m D 水平向右 E 200 V m 2 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 D 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 C 2 0V D D 点的电势 D 2 0V 四 课后思考 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 差有何关系 五 课堂小结 UAB Ed E UAB d