高中物理第一章静电场6电势差与电场强度的关系.ppt

,第一章,静电场,6,电势差与电场强度的关系,学习目标,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,导学探究,如图,1,所示的一个匀强电场，场强大小为,E,，,A,、,B,是沿电场方向上的两点，其电势差为,U,，,A,、,B,之,间相距为,d,.,现将一个电荷量为,q,的电荷由,A,移到,B,.,(1),从力和位移的角度计算静电力所做功的大小；通过,A,、,B,间的电势差计算静电力做功的大小,.,W,AB,Fd,qEd,W,AB,qU,AB,答案,图,1,(2),比较两次计算的功的大小，说明电势差与电场强度有何关系,.,U,AB,Ed,答案,(3),B,、,C,在同一等势面上，,U,AC,与电场强度有何关系？,U,AC,Ed,答案,知识梳理,1.,匀强电场中电势差与电场强度的关系,(1),关系式：,U,AB,或,E,.,(2),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,.,(3),适用条件,电场,.,d,为两点沿,的距离,.,沿电,电场强度,Ed,场方向的距离,匀强,电场方向,(1),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,的比值,.,(2),电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿,方向每单位距离上降低的,.,(3),电场强度的另一个单位：由,E,可导出电场强度的另一个单位，即,，符号为,.1,1 N/C.,电势差,沿电场强度方向距离,电场,电势,伏,特,每米,V,/m,V,/m,即学即用,判断下列说法的正误,.,(1),公式,U,Ed,适用于所有电场,.(,),(2),由,U,Ed,可知，匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比,.(,),(3),匀强电场的场强值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值,.(),(4),沿电场线方向任意相同距离上的电势差必相等,.(,),(5),在匀强电场中，任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积,.(,),2,题型探究,一、,关于场强的三个表达式的比较,区别,公式,物理含义,引入过程,适用范围,说明,E,电场强度大小的定义式,E,与,F,、,q,无关，是反映某点电场的性质,一切电场,q,为试探电荷的电荷量,E,k,真空中点电荷场强的决定式,由,E,和库仑定律导出,在真空中，场源电荷,Q,是点电荷,Q,为场源电荷的电荷量,区别,公式,物理含义,引入过程,适用范围,说明,E,匀强电场中场强的决定式,由,F,qE,和,W,qU,AB,导出,匀强电场,d,为沿电场方向的距离,例,1,如图,2,所示为一个水平的匀强电场，在电场内某水平面上做一个半径为,10 cm,的圆，在圆周上取如图所示的,A,、,B,、,C,三点，已知,A,、,B,两点间电势差为,1 350 V,，,(1),求匀强电场的场强大小,.,答案,解析,9 000 V,/m,图,2,(2),若在圆心,O,处放置电荷量为,10,8,C,的正点电荷，求,C,点电场强度的大小和方向,.(,结果保留三位有效数字,),答案,解析,1.27,10,4,N/,C,，方向与水平方向成,45,角斜向右上,二、对关系式,U,Ed,和,E,的理解,1.,关系式表明了电场强度与电势差的关系,(1),大小关系：由,E,可知，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，电场强度是电势差对空间位置的变化率，电势随空间变化的快慢，反映了电场强度的大小,.,(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,.,2.,U,Ed,的两个推论,(1),在匀强电场中，沿任意一个方向，电势变化都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等,.,(2),在匀强电场中，相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等,.,例,2,如图,3,所示，在,xOy,平面内有一个以,O,为圆心、半径,R,0.1 m,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,100 V/m,，则,O,、,P,两点的电势差可表示为,A.,U,OP,10sin,(V),B.,U,OP,10sin,(V),C.,U,OP,10cos,(V),D.,U,OP,10cos,(V),图,3,答案,解析,由题图可知匀强电场的方向是沿,y,轴负方向的，沿着电场线的方向电势是降低的，所以,P,点的电势高于,O,点的电势，,O,、,P,两点的电势差,U,OP,为负值,.,根据电势差与场强的关系可得,U,OP,Ed,E,R,sin,10sin,(V),，所以,A,正确,.,例,3,如图,4,所示，,P,、,Q,两金属板间的电势差为,50 V,，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离,d,10 cm,，其中,Q,板接地，两板间的,A,点距,P,板,4,cm.,求,：,(1),P,板及,A,点的电势,.,图,4,答案,解析,50 V,30 V,(2),保持两板间的电势差不变，而将,Q,板向左平移,5 cm,，则,A,点的电势将变为多少？,答案,解析,10 V,技巧点拨,在应用公式,U,AB,Ed,时可简化为,U,Ed,，即只把电势差大小、场强大小通过公式联系起来，至于电势差的正负、电场强度的方向我们可根据题意另作判断,.,例,4,如图,5,所示，实线为电场线，虚线为等势面，,a,50 V,，,c,20 V,，则,a,、,c,连线中点,b,的电势,b,为,答案,解析,三、,非匀强电场中的电势差与电场强度的关系,A.,等于,35 V,B.,大于,35 V,C.,小于,35 V,D.,等于,15 V,图,5,总结提升,达标检测,3,1.,关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是,A.,任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积,B.,沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等,C.,电势降低的方向必是场强方向,D.,在相同距离的两点上，电势差大的场强也大,答案,1,2,3,解析,本题的关键是理解匀强电场中场强与电势差的关系，公式,E,中，,d,是沿场强方向上两点的距离，由此很容易判断出,A,、,D,错，,B,正确；,场强的方向是电势降低最快的方向，电场降低的方向不一定是场强方向，故,C,错,.,2.,如图,6,所示，在匀强电场中相距,10 mm,的两等势面,AA,、,BB,.,其间有一静止的油滴,P,.,已知油滴,P,的重力是,1.6,10,4,N,，所带的电荷量是,3.2,10,9,C.,则下面判断正确的是,A.,A,B,，,U,AB,100 V,B.,A,B,，,U,AB,750 V,C.,A,B,，,U,BA,500 V,D.,A,B,，,U,BA,1 000 V,答案,1,2,3,解析,图,6,1,2,3,3.,平行的带电金属板,A,、,B,间是匀强电场，如图,7,所示，两板间距离是,5 cm,，两板间的电压是,60 V.,(1),两板间的场强是,_,；,(2),电场中有,P,1,和,P,2,两点，,P,1,点离,A,板,0.5 cm,，,P,2,点离,B,板也是,0.5 cm,，,P,1,和,P,2,两点间的电势差,U,12,_.,答案,解析,1,2,3,P,1,、,P,2,两点间沿场强方向的距离：,d,4 cm.,所以,U,12,Ed,1.2,10,3,4,10,2,V,48 V.,1.2,10,3,V/m,答案,解析,48 V,本课结束,