1.6电势差和电场强度的关系

1、新课标高中物理选修,第六节 电势差与电场强度的关系,电场的两大性质：,力的性质：,能的性质：,由电场强度 E 描述,可用等势面形象表示,物质存在的两种方式：实物和场物理学的两条主线:力和能,由电势描述,可用电场线形象表示,电场力（F=qE),电场强度（E）,移动电荷q做功(是否到零参考点),电势能的变化(WAB=qUAB),电势差（UAB= ）,电势,看知识结构图,理解掌握几个物理概念： 电场强度、电场线、电势、电势差、 电场力做功与电势能的转化关系、等势面（线）的特点,两点间的 电能=其它形式能的物理量,描述能性质,描述电场力性质,到零参考点定义:某点电势,不到零参考点定义两点间的电势差,电

2、势差和E存在怎样的关系就是这一节课所要研究的课题,功能,如图：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：,从力的角度： = Fd = qEd 从能的角度： = qU 由 两式得: U = Ed,电势差与电场强度的关系 （通过下面的例子来推算）,问题一、若沿场强方向移动电荷,结论：在匀强电场中， 沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积 表达式：U = Ed 或：E = U/d（d为沿场强方向上的距离） 在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差 注意：U = E

3、d和E = U/d的适用条件是： （1）匀强电场 （2）d是沿场强方向的两点间的距离。 单位关系：1V/m =1N/C 公式： E = U/d、E=F/q 公式单位,如图，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U = EL，对不对？,把正电荷q不是沿场强方向由A点移动到B点， 则电场力所做的功：,从力的角度：,AB = FLcos,从能的角度：,AB = qUAB,由上两式得：,解析 A、B两点连线L不沿场强方向， 不能直接用U = EL计算A、B两点间的电势差。 从力的角度： AB = FLcos = qELcos 从能的角度： AB = q

4、UAB 由上两式得： UAB = ELcos (Lcos为沿场强方向上的距离),说明 根据电场线跟等势面垂直这一性质，可过B点作一等势面，在等势面上找一点B，使A、B的连线沿场强方向。 B、B的电势相等 UAB=U AB = E dE UAB = ELcos= E dE或 E = UAB dE,问题二、若不沿场强方向移动电荷？,= qELcos,由上推导得出一个总结论： 电势差和电场强度的关系（种说法）,匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积 UAB = E d,或,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强度方向距离的比值,或,电场强度在数值上沿电

5、场方向每单位距离上降低的电势,E = UABd,条件是:匀强电场、沿电场方向的距离,说明电场中两点间的电势差， 类同于重力场中两点间的高度差： 高度差h 跟物体运动的路径无关， 只与A、B的位置有关,问题讨论：,2、场强E的方向是电势降落最快的方向。,问题3：电场中A、B两点的电势差UAB跟移动电荷的路径有关吗？,1、电势差UAB 跟移动电荷的路径无关，只与A、B的位置有关。,问题4： 单位长度内，沿AB、 AB 两个方向，哪个电势降落的快？,3、应用：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。,问题5：非匀强电场中，等差等势面之间的距离相等吗？,结论：,答:不相等,4.等差等

6、势面密处场强大，等势面疏处场强小,请定性地画出电势差相等的二个等势面。 哪两个等势面是否在相邻等势面的中间?,巩固练习,1下列说法正确的是 （ ） A由公式U = Ed 得，在电场中两点间电势差等于 场强与两点间距离的乘积 B由公式E = U/d得，在匀强电场中沿电场线方向上 两点间距离越大，电场强度就越小 C在匀强电场中，任两点间电势差等于场强和这两点间距离的乘积 D公式U = Ed只适用匀强电场,D,30,15,0,在匀强电场中，两点间的电势差和电场强度的关系为 电势差=电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积 UAB = E d 或 E = UABd 一些结论 注意：(d为沿场强方向上的距

7、离） 1、电势差UAB 跟移动电荷的路径无关，只与A、B的 位置有关。 2、场强E的方向是电势降落最快的方向。 3、应用：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离 的两点间的电势差相等。 4、在非匀强电场中，等差等势面之间的距离不相等 等差等势面密处场强大，等势面疏处场强小。,小结,电场强度己学过三个公式有什么区别呢?,3电场强度三个公式的区别：,区别,公式,公式含义,适用范围,是电场强度的定义式,任意电场,是真空中点电荷电场的场强计算公式,真空中点电荷电场,是匀强电场的场强的计算公式 （d为沿场强方向的距离）,匀强电场,练习1以下说法正确的是： A、 匀强电场中各处的场强相等，电势也相等； B、

8、 场强为零的区域中，电势处处相同； C、 沿电场线方向电场强度一定越来越小； D、 电势降低的方向就是电场线的方向。,最快,错,错,正确答案: B,练习：图中实线表示电场线，虚线表示等势面， 过a.b两点的等势面的电势分别为40V、20V， 那么ab连线的中点的电势值为 （）A 等于30V B 大于30V C 小于30V D 无法确定 提示: 注意是否匀强电场,答案 :c,布置作业： 课本练习六（4）、（5） 复习巩固所学知识,第六节 电势差和电场强度的关系 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积 UAB = E d或 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强度方向距离的比值 E = UAB d或 电场强度在数值上沿电场方向每单位距离上降低的电势 注意： d指沿电场方向距离；（也可说两点间的电势面间的距离） 电势差