《电场强度与电势差的关系》课件5-1

电场强度与电势差的关系 1 理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U Ed 并且能够推导出这个关系式 2 会用关系式U Ed进行有关的计算 3 理解电势与场强无直接的关系 1 如图所示匀强电场中 电荷从A点移到B点 则静电力做的功W与UAB的关系为 从q受的静电力来计算这个功 则F W Fd 结合两种计算方法得出的结果 可得UAB 答案 W qUABEqEqdE d 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方向距离的比值 公式为 也就是说 电场强度在数值上等于沿电场方向每 距离上降低的电势 3 如图所示 在匀强电场E中有如下关系 UAB 答案 考点一匀强电场中电势差与电场强度的关系 1 电场强度和电势差分别是从力和能的角度描述电场的物理量 它们分别与电荷在电场中受的电场力和电场力对电荷做功相联系 就像力和功有关系一样 场强与电势差也有一定的关系 2 在匀强电场中 沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 4 说明 1 公式U E d或E 中d必须是沿场强方向的距离 如果ab间距L不沿场强方向 计算时 d的取值为L在沿场强方向的投影长度 即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离 如图所示 2 E 是用于求匀强电场场强的公式 由公式又得出了一个场强的单位 V m 且1V m 1N C 3 由U E d可得 场强方向是电势降低最快的方向 4 场强与电势无直接关系 电场中某点的电势的值是相对选取的零电势点而言的 选取的零电势点不同 电势的值不同 零电势可以人为地选取 而场强是否为零则由电场本身决定 电势高低与场强大小无关 关于匀强电场电势差和场强的关系 正确的说法是 A 在相同距离的两点上 电势差小的其场强必定大B 任意两点间的电势差等于场强和这两点距离的乘积C 电势减小的方向必定是场强的方向D 沿电场线的方向任意相同距离上的电势差必定相等 解析 匀强电场的场强可以用E 来计算 式中的d是电场中两点沿电场线方向的距离 若是沿电场线方向两点的距离相等 那么电势差大的其场强才必定大 选项A错误 由d的意义可知选项B错误 电势减小得最快的方向才是场强方向 选项C错误 在匀强电场中 由U Ed可知 选项D正确 答案 D 练习 1 对公式的理解 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点距离越大 则这两点的电势差越大C 公式中的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 此公式只适用于匀强电场 故A错 a点和b点距离必须是电场中两点沿电场线方向的距离 才会出现距离越大电势差越大的情况 则B错 式中的d是电场中两点沿电场线方向的距离 故C错 D对 答案 D 练习 2 如图所示是匀强电场中的一组等势面 若A B C D相邻两点间距离为2cm A和P点间距离为1 5cm 则该电场的场强E和P点的电势P分别为 点评 本题是前几节知识的综合应用 用到的概念较多 解题时要把握好各概念的特点及内在联系 如电场力做功与电势差的关系 电势差与电场强度的关系等 透彻理解基础知识是解决综合问题的基础 考点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 如图所示 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 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 答案 A 练习 3 AB是电场中的一条电场线 若将一负电荷从A点处自由释放 负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度v t如图所示 则A B两点的电势高低和场强的大小关系是 解析 由v t图可知 负电荷的加速度在变小 即电场力变小 由F qE 可知E变小 电场线方向由B指向A 故 EA EB 答案 C 考点三电场强度三个公式的对比 下列公式中 既适用于点电荷产生的静电场 也适用于匀强电场的有 A B C D 解析 详见上表 答案 D 1 虽然仅适用于匀强电场 但对于非匀强电场 可以用它来解释等差等势面的疏密与场强大小的关系 如U一定时 E大 则d小 即场强越大 等势面越密 2 在选取物理公式时 首先要注意公式的适用条件 然后判断题目中物理情境是否满足公式的适用条件 3 对于电场强度 电势 电势差 电势能等概念区分不清 不能正确确定它们之间的关系 可运用比较法 从物理量定义 单位 物理意义 大小 矢标性等方面全面比较 另外把电场与重力场比较 加深对电势 电势差概念的理解 明确电势 电势差是电场的能的性质 场强是电场的力的性质 电势能是带电粒子在电场中才具有的 由两个因素决定 非匀强电场中电势差与电场强度的关系如图所示 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三点的电势和电场强度 可以判定 解析 电场线是直线的电场 通常有如下图所示几种情况 题中给出的一条电场线 不一定是哪一种 因此B C D均不正确 其中在前三个图中可由U Ed定性分析 不论是何种情况的电场 沿着电场线方向电势总是降低的 是故A正确 答案 A点评 本题考查了电势 电场强度的定义以及电势差与电场强度的关系 U Ed在匀强电场和非匀强电场中的应用 后者只能定性分析 望同学们注意 练习 4 如图所示 实线为电场线 虚线为等势线 且AB BC 电场中的A B C三点的场强分别为EA EB EC 电势分别为A B