2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第一章 第五节 电场强度与电势差的关系.ppt

1、第五节电场强度与电势差的关系,1电场强度与电势差的区别 (1)物理意义不同：电场强度 E 描述电场_的特征， 电势差 U 描述电场_的特征 (2)E 是_量，U 是_量 (3)表达式不同：E_，U_. (4)单位不同：E 为_，U 为_,力,能,矢,标,Ed,V/m,V,2电场强度与电势差的关系 (1)在匀强电场中 E_.,说明：U 表示 A、B 两点间的电势差，d 表示 A、B 两点 _方向的距离，或两点_间的距离,此式只适用于_电场,(2)电场中，电势降落最快的方向为_ (3)在匀强电场中，场强在数值上等于_每单位,距离上的电势差,沿场强,在场强方向上的投影,匀强,电场强度的方向,沿电场方

2、向,知识点 1 电场强度和电势差的关系,1若沿场强方向移动电荷,如图 151 表示某一匀强电场的等势面和电场线沿场 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 U，场强为 E.则电场力所做的功：,图 151,(3)UEd和E 的适用条件是：_.,从力的角度： W_ 从能的角度： W_,由 两 式 得 ： U _ 或 E _(d 为,_),结论：(1)在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等,于_,(2)在匀强电场中，场强在数值上等于_,_.,U,d,(4)单位关系：1 V/m 1 N/C.,Fs,qEd,Uq,Ed,沿场强方向的距离,电场强度和两

3、点间距离的乘积,沿场强方向每单位,距离上降低的电势,匀强电场,2若不是沿场强方向移动电荷,如图 152，在匀强电场 E 中，有相距为 L 的 A、B 两点， 两点连线与场强方向成角则 A、B两点间的电势差为 UEL， 对不对？,图 152,答案：把正电荷从 B点移动到 B 点的过程中，与电场力 方向垂直，故在此方向上电场力不做功，因此把正电荷从 A 点 移动到 B 点电场力所做的功相当于把正电荷从 A 点移动到 B 点电场力所做的功,从力的角度：WFsqELcosqEd 从能的角度：WqUAB,故 A、B 两点之间的电势差为 UABELcosEd.,与这两点沿电场线方向的距离的比值，即E .,

4、1电势差和电场强度的关系的三种说法,(1)在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点,沿电场线方向的距离的乘积，即 UEd.,(2)在匀强电场中电场强度的大小等于某两点间的电势差,U,d,(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,2对公式 UEd 的理解 (1)公式 UEd 中 d 必须是沿场强方向的距离，如果电场中 两点不沿场强方向，d 的取值应为在场强方向的投影，即为电 场中该两点所在的等势面的垂直距离 (2)由 UEd 推出的三个结论 在匀强电场中，与电场方向不垂直的任 意一条直线上两点间的电势差大小之比等 于直线上相应间距之比结合图 153，,此结论可用公式表达

5、如下：,UAB UCD,AB CD,.,图 153,在匀强电场中，在与电场方向不垂直的任意两条平行直 线上分别取间距相等的两点 A、B 和 C、D，则有 UABUCD， 如图 154 所示 如图155所示，若 ABcosCDcos，即AB 和CD 在匀强电场方向的投影长度相等，则 UABUCD.,图 154,图 155,【例 1】平行的带电金属板 A、B 间是匀强电场，如图 1 56 所示，两板间距离是 5 cm，两板间的电压是 60 V.,图 156,(1)两板间的场强是多大？,(2)电场中有 P1 和 P2 两点，P1 点离 A 板 0.5 cm，P2 点离 B,板也是 0.5 cm，P1

6、 和 P2 两点间的电势差多大？ (3)若 B 板接地，p1 和 p2 两点的电势各是多少伏？,U d,E,510,解：(1)两板间是匀强电场，由 UEd 可得两板间的场强为,60 V 2,m,1.2103 V/m.,(2)P1P2 两点间沿场强方向的距离 d 4 cm，所以 UP1P2 Ed 1.21034102 V48 V. (3)B 板接地，即选 B 板电势为零，电场中某点的电势就等 于这点与 B 板的电势差，即 P1Ed11.21034.5102 V54 V P2Ed21.21030.5102 V6 V,思维总结：应用 UEd 求两点间的电势差，一定要正确理 解 d 是两点间沿电场线方

7、向的距离，而求某点的电势，我们是 通过求这点与电势零点的电势差实现的，由 UEd 计算其数值， 电势的正负由该点与电势零点的电势高低比较而定,【例 2】(双选)如图 157 所示，实线为电场线，虚线为 等势线，且 ABBC，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、C，AB、BC 间的电势差分别为,UAB、UBC，则下列关系中正确的有() 图 157,AABC CUABUBC,BECEBEA DUABUBC,思路点拨：公式 UEd 在非匀强电场中可用于定性分析 解析：由题图中电场线的分布规律可知，电场不是匀强电 场，C 附近稠密，A 附近稀疏，C 附近的场强

8、大于 A 附近的场 强，选项 B 正确；由公式 UEd 知：UBCUAB，选项 CD 错； 由电场线的方向是电势降低的方向可得，选项 A 正确,答案：AB,【触类旁通】 1如图 158 所示，匀强电场场强 E100 V/m，A、B 两点相距 10 cm，A、B 连线与电场线夹角为 60，则 UBA 的值,为(),C,图 158,A10 V,B10 V,C5 V,D5 V,2如图 159 所示，在一匀强电场区域中，有 A、B、C、 D 四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上，已知 A、B、C 三 点电势分别为A1 V，B4 V，C0，则 D 点电势D 的大,小为(),B0,C2 V,A3 V 图

9、159,D1 V 图 1510,解析：在匀强电场中，由于 AD 与 BC 平行且相等，故 UAD UBC，即ADBC，代入数据解得D3 V.,A,3图 1510 中的实线为电场线，虚线为等势线，a、b 两点的电势分别为a50 V，b20 V，则 a、b 连线的中,点 c 的电势c 应为(),B,Ac35 V Bc35 V Ccb 15 V 35 V，故 B 项正确,知识点 2 等势面和电场线的关系,1匀强电场中，等势面和电场线关系如何？,答案：电场线和等势面垂直，电场线是等间距的一组直线， 等势面也是等间距的一簇平面，电场线指向电势降低最快的方 向,2非匀强电场中，等势面和电场线关系如何？等差

10、等势面,之间的距离相等吗？,答案：电场线和等势面垂直，电场线指向电势降低的方向， 等差等势面之间距离不等，电场强度大，电场线密集，等势面 密集；电场强度小，电场线稀疏，等势面稀疏如点电荷电场 中的等势面,结论：等差等势面密处场强_ ，等势面疏处场强,_,较强,较弱,静电力做了 2.0106,【例 3】如图 1511 所示是一组不知方向的匀强电场的,电场线，把 1.0106,C 的负电荷从 A 点沿水平线移到 B 点，,J 的功A、B 两点间的距离为 2 cm，问：,图 1511 (1)匀强电场的场强为多大？方向如何？ (2)A、B 两点间的电势差为多大？,【触类旁通】 4(双选)如图 1512

11、 所示，平行直线 AA、BB、CC、 DD、EE，分别表示电势4 V、2 V、0、2 V、4 V 的等 势线，若 ABBCCDDE2 cm，且与直线 MN 成 30角，,则(),图 1512,A该电场是匀强电场，场强方向垂直于 AA，且右斜下 B该电场是匀强电场，场强大小为 2 V/m,C该电场是匀强电场，距 C 点距离为 2 cm 的所有点中，,最高电势为 4 V，最低电势为4 V,D若一个正电荷从 A 点开始运动到 E 点，通过 AB 段损,失动能为 E，则通过 CD 段损失动能也为 E,的大小可以由E 得出，式中d表示沿电场线方向的距离，即,解析：由该电场的等势面特征可以看出，该电场为匀

12、强电 场，电场线方向垂直于等势面且从电势高的等势面指向电势低 的等势面，故场强方向为垂直于 AA且左斜上，A 错误；场强,U,d,两等势面之间的距离，根据几何关系可知，相邻两个等势面之 间距离为 1 cm，电势差为 2 V，故电场强度为 200 V/m，B 错误； 以点 C 为圆心、2 cm 为半径作圆，恰好与4 V 和 4 V 两个等 势面相切，故 C 正确； 正电荷从 A 向 E 运动电势能增加，动 能减少，由于 UABUBC，根据动能定理和 WqU 得：A 到 B 和 C 到 D 过程电荷损失的动能相等，故选 C、D.,答案：CD,电场强度三个公式的对比,【例 4】以下关于与电场强度有关的几个公式的说法，其,中不正确的是(),解析：在点电荷电场中电场线是直线，但公式 UEd 不 成立，故 B 错