2020春新教材高中物理 第2章 电势能与电势差 第3节 电势差与电场强度的关系课件 鲁科版必修第三册

第3节电势差与电场强度的关系 知识点一电势差与静电力做功 观图助学 1 身高与站的位置有关吗 2 思考讨论 电势差的值与零电势点的位置有关吗 1 在物理学中 电场中两点间电势的差值称为电势差 也叫电压 2 公式 电场中a点的电势为 a b点的电势为 b 则uab uba 可见uab 3 电势差是 uab为正值 a点的电势比b点的电势高 uab为负值 a点的电势比b点的电势 a b 5 在研究原子和原子核时 常用电子伏特做能量单位 b a uba 标量 低 quab 1ev 1 6 10 19j 思考判断 知识点二匀强电场中电场强度与电势差的关系 观图助学 每个台阶一样高 所以10 0 2m 2m 就是两人所在位置的高度差 在匀强电场中能否用电场强度乘以距离得到两点间的电势差 1 匀强电场中电场强度与电势差的关系 2 物理意义 在匀强电场中 电场强度的大小等于两点间的 与这两点沿电场强度方向的距离之比 也就是说 电场强度在数值上等于沿电场方向 上降低的电势 3 场强的另一个单位 伏 特 每米 符号 1n c 1v m 4 uab ed 其物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点 的乘积 电势差 每单位距离 v m 电场强度 沿电场方向的距离 思考判断 核心要点 电势差与静电力做功 观察探究 电场中a b c d四点的电势如图所示 1 a c及a b间的电势差为多少 哪个较大 2 若取d点电势为零 则a b c三点的电势为多少 a c及a b间的电势差为多少 探究归纳 1 关于电势差的三点说明 1 电场中两点间的电势差 由电场本身决定 与在这两点间移动的电荷的电荷量 静电力做功的大小无关 2 求电势差时 必须明确所要求的是哪两点的电势差 a b间的电势差记为uab b a间的电势差记为uba 3 电势差为标量 有正 负之分 电势差的正 负表示电场中两点间的电势的高低 若uab 0则 a b 若uab 0则 a b 4 公式wab quab适用于任何电场 uab为电场中a b两点间的电势差 wab仅是静电力做的功 式中各量均有正 负 计算中w与u的角标要对应 即wab quab wba quba 5 不管电场是否是匀强电场 静电力是否是恒力 都可以利用wab quab来计算静电力做的功 试题案例 例1 在电场中把2 0 10 9c的正电荷从a点移到b点 静电力做功1 5 10 7j 再把这个电荷从b点移到c点 静电力做功 4 0 10 7j 1 a b c三点中哪点电势最高 哪点电势最低 2 a b间 b c间 a c间的电势差各是多大 3 把 1 5 10 9c的电荷从a点移到c点 静电力做多少功 4 根据以上所得结果 定性地画出电场分布的示意图 标出a b c三点可能的位置 解析 1 正电荷从a到b 静电力做正功 a点电势比b点电势高 正电荷从b到c 静电力做负功 c点电势比b点电势高 但由b到c克服静电力做功较多 所以c点电势最高 b点电势最低 3 负电荷由a到c 静电力做功wac q uac 1 875 10 7j 4 电场分布示意图和a b c三点可能的位置如图所示 电场分布示意图 答案见解析 针对训练1 如图所示是一匀强电场 已知场强e 2 102n c 现让一个电荷量为q 4 10 8c的电荷沿电场方向从m点移到n点 mn间的距离l 30cm 试求 1 电荷从m点移到n点电势能的变化 2 m n两点间的电势差 解析 1 负电荷在该电场中所受静电力f为恒力 方向向左 因此从m点移到n点 电荷克服静电力做功 电势能增加 增加的电势能 ep等于电荷克服静电力做的功w 电荷克服静电力做功为w qel 4 10 8 2 102 0 3j 2 4 10 6j 故电势能增加了2 4 10 6j 2 m n两点间的电势差为umn ed 2 102 0 3v 60v 即m n两点间的电势差为60v 答案 1 电势能增加了2 4 10 6j 2 60v 观察探究 如图所示 b c d三点处在同一等势面上 沿a b a c a d电势是升高还是降低 哪个方向电势降低最快 答案沿ab ac ad三个方向电势都降低 且电势下降的值相等 但ac沿电场线方向 距离最短 单位长度上电势下降最大 即电势降低最快 核心要点 匀强电场中电场强度与电势差的关系 探究归纳 匀强电场中电场强度和电势差的关系 试题案例 例2 平行的带电金属板a b间是匀强电场 如图所示 两板间距离是5cm 两板间的电压是60v 试问 1 两板间的电场强度是多大 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p2两点间的电势差为多大 3 若b板接地 p1和p2两点的电势各是多少伏 2 p1p2沿电场方向的距离为d12 5cm 0 5 0 5 cm 4cm根据公式u12 ed12 1200 4 10 2v 48v 3 由公式u1b 1 b ed1b 1200 4 5 10 2v 54v 得 1 54v 同理u2b 2 b ed2b 1200 0 5 10 2v 6v 得 2 6v 答案 1 1200v m 2