物理人教版（2019）必修第三册 电势差与电场强度的关系课件

第十章

静电场中的能量

人教版

必修三第三节

电势差与电场强度的关系

复习导入：电场力做功与电势差有何关系？电场力做功与场强有何关系？电场力F=Eq移动电荷q做功电场强度E电势φ电势差UAB＝φA－φB电势的变化WAB＝qUAB?一、匀强电场中电势差与电场强度的关系问题1：电荷＋q从A运动至B，静电力所做的功从力和位移的角度怎么计算？电场为匀强电场，静电力为恒力F＝qE，方向水平向右，力、位移方向一致，WAB＝Fl＝qEd。问题2：从功能关系的角度怎么计算电荷＋q从A运动至B静电力所做的功？一、匀强电场中电势差与电场强度的关系静电力做功WAB＝EpA－EpB＝qUAB问题3：由问题1和问题2能得到什么结论？一、匀强电场中电势差与电场强度的关系qUAB＝qEdUAB＝Ed问题4：若A、B不在同一条电场线上，还能得出问题3的结论吗？一、匀强电场中电势差与电场强度的关系WAB＝Flcosα，α为AB与电场线方向的夹角，由于lcosα＝d，故WAB＝qEd。又因为WAB＝qUAB，故有qUAB＝qEd，从而得到UAB＝Ed。一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系式：

或

(注：公式中d是匀强电场中两点沿电场方向的距离)。2．关系：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。3．适用条件：匀强电场。UAB＝Ed一、匀强电场中电势差与电场强度的关系电场力F=Eq移动电荷q做功电场强度E电势φ电势差UAB＝φA－φB电势的变化WAB＝qUAB?UAB＝Ed公式物理含义适用范围说明电场强度大小的定义式一切电场q为试探电荷的电荷量真空中点电荷场强的决定式在真空中，场源电荷Q是点电荷Q为场源电荷的电荷量匀强电场中场强的决定式匀强电场d为沿电场方向的距离4.关于场强的三个表达式的比较一、匀强电场中电势差与电场强度的关系①UAB＝Ed的理解(1)大小关系：由

可知，匀强电场的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。(2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。(3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间位置变化的快慢。②UAB＝Ed的两个重要推论推论1：匀强电场中沿任一方向上电势随距离均匀变化，对任一线段AB的中点C的电势均满足，

如图甲所示。一、匀强电场中电势差与电场强度的关系推论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)如图乙所示。【例1】如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6×10－8J，AB长6cm，AB与AC的夹角为60°．求：(1)场强方向；(2)设B处电势为1V，则A处电势为多少；(3)A处的场强大小；(4)电子在A点的电势能．【答案】(1)场强方向由C至A；(2)φA=－5V；(3)E=200V/m；(4)Ep=5eV

一、匀强电场中电势差与电场强度的关系【例2】如图所示是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2cm，则电场的场强为______V/m，到A点距离为1.5cm的P点电势为_____V。【针对训练2】电场中某一电场线为一直线，线上有A、B、C三个点，把电荷q1=10﹣8C从B点移到A点时电场力做了10﹣7J的功；电荷q2=﹣10﹣8C，在B点的电势能比在C点时大10﹣7J。那么：①比较A、B、C三点的电势高低，由高到低的排序是___________；②A、C两点间的电势差是_________V。二、非匀强电场中电势差与电场强度关系的定性分析【例3】如图所示的实线为电场线，虚线为等势线，a、b两点的电势分别为φa＝－50V，φb＝－20V，则a、b连线的中点c的电势φc应为(

)A．φc＝－35VB．φc>－35VC．φc<－35VD．条件不足，无法判断φc的范围BC【针对训练3】空间某一静电场沿x轴方向，电势φ在x轴上的分布如图所示，x轴上两点B、C的电场强度大小分别是EB、EC，下列说法中正确的是(

)A．EB>ECB．EB的方向沿x轴负方向，EC的方向沿x轴正方向C．另放一电荷在O点，其受到的静电力为零D．一电子沿x轴从B移到C的过程中，静电力先做正功，后做负功三、课堂练习三、课堂练习三、课堂练习3.如图所示，平行金属带电板A、B间可看成是匀强电场，两极板之间的电势差为60V，极板间的距离d

=4cm，电场中C点到A极板的距离1cm，B板接地，D点到B极板的距离为1cm。（元电荷：e

=1.6×10－19C）求：（1）匀强电场的场强大小E；（2）D、C两点的电势差U；（3）电子在D点的电势能为多少？【答案】（1）E

=1.5×103V/m；（2）－30V；（3）Ep

=

－2.4×10－18J或－15eV三、课堂练习4.如图所示，在水平向右的匀强电场中，有一电荷量为q=-4×10-7C的负点电荷从A点运动到B点，电场力做功WAB=3.2×10-6J。已知A、B间距离L=4m，AB与水平面的夹角为60°。（1）求电场强度E的大小；（2）如果A点的电势为-4V，求电荷量为q′=4×10-6C的正电荷在B点具有的电势能。课堂小结一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系: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2．适用条件：匀强电场二、非匀强电场中电势差与