电势差与电场强度的关系高中物理新课标版人教版选修31-精品
电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度的关系电势差和电场强度是电学中的两个重要概念,它们之间存在紧密的联系和相互依赖关系。
本文将探讨电势差和电场强度之间的关系,并从不同角度分析其含义和作用。
一、电势差和电场强度的定义及关系首先,我们来了解一下电势差和电场强度的基本定义。
电势差是指在电场中两点之间的电势能差,也可以理解为单位正电荷从一个点移到另一个点所做的功。
电势差的单位是伏特(V)。
而电场强度则表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小,即单位正电荷所受到的力的大小。
电场强度的单位是牛顿/库仑(N/C)。
电势差和电场强度之间存在着紧密的联系,它们是相互依赖的。
电场强度是导致电势差产生的根本原因,电势差则是电场强度所表现出来的物理量。
换句话说,电势差是电场强度作用下产生的一种势能差。
由于电荷在电场中受到电场力的作用,当电荷从一个点移动到另一个点时,它所具有的势能会发生改变,从而形成了电势差。
二、电势差和电场强度的数学关系电势差和电场强度之间存在一种数学关系,可以通过求解求解电场强度的积分来得到电势差的表达式。
具体来说,设电场强度为E,在一个从A点到B点的路径上,我们可以通过求解沿路径的电场强度的积分来得到电势差∆V。
数学表达式可以表示为∆V = ∫E·ds,其中∆V表示从A点到B点的电势差,E表示沿路径的电场强度,ds表示路径上的微小位移。
由于电势差∆V与路径有关,因此在求解电势差时需要明确路径的选择。
一般情况下,我们选择的路径是正电荷从A点移动到B点的最优路径,即在此路径上所需做的功最小。
在这种情况下,电势差与路径的选择无关,只与起点和终点有关。
三、电势差和电场强度的物理意义电势差和电场强度在物理上都有着重要的意义。
电势差反映了电场力对电荷的作用能力,也就是说,电势差越大,表示力的作用更强,电荷所具有的势能差也就越大。
另外,电势差还可以用来描述电能转化的尺度,因为电势差与电荷之间的电能转化关系是紧密联系的。
而电场强度则反映了电场力的强弱程度,它是用来描述电荷间相互作用的力的大小。
高中物理人教版选修3-1课件第一章第6节电势差与电场强度的关系
φa、φb、φc 和 Ea、Eb、Ec 分别表示 a、b、c 三点的电势和
电场强度,可以判定
()
A.φa>φb>φc C.φa-φb=φb-φc
图 1-6-2 B.Ea>Eb>Ec D.Ea=Eb=Ec
解析:电场线是沿直线的电场,通常有如图所示几种情况:
题中给出的一条电场线,不一定是哪一种,因此 B、C、D 均 不正确。其中在前三个图中可由 U=Ed 定性分析。不论是何 种情况的电场,沿着电场线方向电势总是降低的,φa>φb>φc,
在等差等势面越密的地方场强就越大,如图 1-6-1 甲所示。 再如图乙所示,a、b、c 为某条电场线上的三个点,且距离 ab =bc,由于电场线越密的地方电场强度越大,故 Uab<Ubc。
图 1-6-1
1.如图 1-6-2 所示,a、b、c 是一条电场线上的三个点,电场
线的方向由 a 到 c,a、b 间的距离等于 b、c 间的距离,用
[答案] A
等分法及其推论 (1)等分法:在匀强电场中,如果把某两点间的距离等分为 几段,则每段两端点的电势差等于原电势差的n1。 (2)两个推论 ①在匀强电场中,相互平行且长度相等的线段两端电势差 相等。 ②在匀强电场中,相互平行的两条线段,无论它们是否与 电场线方向平行,只要一条线段是另一线段的 n 倍,这条线段 两端点的电势差就一定是另一线段两端点电势差的 n 倍。
距离上的电势差。 U
2.公式:E=__d__。 3.单位:N/C 或_V__/_m_____。
1.自主思考——判一判
(1)由公式 E=Ud 可知,电场强度渐降落的方向。
(× )
(3)E=Fq与 E=kQr2中的 q 和 Q 表示相同的含义。 ( × )
度大小 E=100 V/m,则 O、P 两点的电势差
高中物理 电势差和电场强度的关系精品课件 新人教版选修3
电场力做 功与路径 无关
E
F q
课堂练习:
1:如图,在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm, 两点间的电势差为5 V,M、N连线与场强方向成 60°角,则此电场的电场强度多大? U M. . N′ 解: E U 0 d MN cos 60
60° .N E
5 2 10
2
1 2
6、如图所示,a、b是匀强电场中的两点 已知两点间的距离为0.4m,两点的连线与 电场线成37°角,两点间的电势差 Uab=2.4×103V,则匀强电场的场强 大小为E=______V/m,把电子从a点 移到b点电场力做功W=______J, 电子的电势能将______ (填“增大”、“减少”或“不变”)
三、有关于计算场强的三个公式
E F q Q
(适用于任何电场)
E k
r
2
(只适用于点电荷) F (只适用于匀强电场)
E
U d
+q
+Q
EP q
电势
U
AB
A B
U
EP
电势能
W AB qU
AB
电势差
W AB E PA E PB
U Ed
电场强度 E
W
电场力的功 电场力
电场的两大性质:
①力的性质: 由电场强度描述
可用
电场线形象表示
②能的性质:
由
电势、电势差描述
可用等势面形象表示
1.6 电势差和电场强度的关系
一、电势与电场强度的关系
---无直接关系
问题1:电场强度大的地方电势是否一定高?反之又如何呢?
E大处φ不一定高;φ高处E
高中物理精品高中物理(人教版)选修3-1-优秀教案--1.6《电势差与电场强度》
选修3-1第一章1.6电势差与电场强度的关系一【教材分析】本节内容主要是研究电势差与电场强度之间的关系,虽然前者是标量,后者是矢量,但通过静电力做功在两者之间建立了联系。
本节内容的重点是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。
二【教学目标】1、知识与技能定性把握电势差与电场强度的关系,理解匀强电场中电势差与电场强度的定量关系。
2、过程与方法通过对匀强电场中电势差和电场强度的定性、定量关系的学习,培养学生的分析、解决问题的能力.3、情感态度与价值观从不同角度认识电场、分析寻找物理量之间的内在联系,培养对物理学科的兴趣、坚定思考探索物理的的信念,领略物理方法的奥妙,体会物理科学的力量。
三【重点、难点】重点:匀强电场中电势差与电场强度的关系难点:对公式 U=E d中d的理解及公式的正确运用(d为沿场强方向两点所在等势面的距离)四【学情分析】电场强度和电势都是描述电场性质的物理量,两者从不同的角度对电场性质进行描述。
对于这节课的讲解,只要求让学生定性了解电势差与电场强度的关系就可以了。
对于匀强电场,在讲授时,只要求学生了解它们的定量关系式,即在匀强电场中推导出电场强度与电势差的关系公式,并通过公式变形,用比值的方法指出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。
通过分析,培养学生的分析能力。
五【教学方法】讲授法、推理法、归纳法六【课前准备】多媒体辅助教学设备、练习资料七【课时安排】一课时八教学过程(一)预习检查、总结疑惑★问题:电场的两个基本性质是什么?☆答:电场的两个基本性质:电场的力的性质()(二)情景引入、展示目标电场的能的性质(电势能、电势、、电势差)电势↓电场强度E →?→电势差()↓↓电场力()→电势能的变化等于电场力所做的功()电场强度描述电场的力的性质,而电势描述电场的能的性质,且电势差跟电场力做功相联系,那么电场强度E和电势差U又有什么关系呢?倾听、思考、回答培养学生的思维能力、【新课教学】:●一、电场强度与电势差的关系通过匀强电场的例子来推算U和E之间的关系。
第一章6 电势差与电场强度的关系—人教版高中物理选修3-1讲义
6电势差与电场强度的关系1.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)关系式:U AB=Ed或E=U AB d.(2)物理意义: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①匀强电场.②d为两点沿电场方向的距离.2.公式E=U ABd的意义(1)意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离的比值.(2)电场强度的另一种表述:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势.(3)电场强度的另一个单位:由E=U ABd可导出电场强度的另一个单位,即伏[特]每米,符号为V/m.1V/m=1 N/C.3.关系式表明了电场强度与电势差的关系(1)大小关系:由E=Ud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.4.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.5.关于场强的三个表达式的比较E =Fq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 =kQr2真空中点电荷场强的决定式由E=Fq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E=U ABd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1如图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.(2)若在圆心O处放置电荷量为10-8C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)2如图所示,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θ.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 θ(V)B.U OP=10sin θ(V)C.U OP=-10cos θ(V)D.U OP=10cos θ (V)3如图所示,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.(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?4如图所示是匀强电场中的一组等势面,每两个相邻等势面间的距离都是25 cm,由此可确定此电场的电场强度的方向及大小为()A.竖直向下,E=0.4 V/mB.水平向右,E=0.4 V/mC.水平向左,E=40 V/mD.水平向右,E=40 V/m5如图所示,在电场强度E=2×103 V/m的匀强电场中有三点A、M和B,AM=4 cm,MB=3 cm,AB=5 cm,且AM边平行于电场线,把一电荷量q=2×10-9 C的正电荷从B移动到M点,再从M点移动到A点,电场力做功为()A.1.6×10-7 JB.1.2×10-7 JC.-1.6×10-7 JD.-1.2×10-7 J6如图所示,A、B两板间电压为600 V,A板带正电并接地,A、B两板间距离为12 cm,C点离A板4 cm,下列说法正确的是()A.E=2 000 V/m,φC=200 VB.E=5 000 V/m,φC=-200 VC.电子在C点具有的电势能为-200 eVD.电子在C点具有的电势能为200 eV7如图所示,平行金属带电极板A、B间可看成匀强电场,场强E=1.2×102 V/m,极板间距离d=5 cm,电场中C点和D点分别到A、B两板的距离均为0.5 cm,B板接地,求:(1)C、D两点的电势、两点间电势差各为多少?(2)将点电荷q=2×10-2 C从C点匀速移到D点时外力做多少功?8如图所示的匀强电场,等势面是一簇互相平行的竖直平面,间隔均为d,各等势面电势已在图中标出,现有一质量为m的带电小球以速度v0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场,要使小球做直线运动,求:(1)小球应带何种电荷及其电荷量;(2)小球受到的合外力;(3)在入射方向上小球运动的最大位移x m.(电场足够大)6 电势差与电场强度的关系 1 答案 (1)9 000 V/m (2)1.27×104 N/C ,方向与水平方向成45°角斜向右上解析 (1)由题图知A 、B 两点在匀强电场方向上的距离d =r +r 2=0.15 m ,所以匀强电场场强E =U d =9 000 V/m.(2)设正点电荷在C 处产生的电场强度为E 1,则E 1=kQ r 2=9×103 N/C ,方向由O 指向C .C 处另有匀强电场,场强E =9×103 N/C ,方向水平向右,与E 1垂直,根据平行四边形定则,C 处合电场的场强为E ′=E 21+E 2≈1.27×104 N/C ,方向与水平方向成45°角斜向右上.2 答案 A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 θ=-10sin θ (V),所以A 正确.3 答案 (1)-50 V -30 V (2)-10 V解析 板间场强方向水平向左,可见Q 板电势最高.Q 板接地,则电势φQ =0,板间各点电势均为负值.利用公式E =U d 可求出板间匀强电场的场强,再由U =Ed 可求出各点与Q 板间的电势差,即各点的电势.(1)场强E =U d =5010×10-2 V·m -1=5×102 V·m -1 Q 、A 间电势差U QA =Ed ′=5×102×(10-4)×10-2 V =30 V所以A 点电势φA =-30 V ,同理可求得P 板电势φP =U PQ =-50 V(2)当Q 板向左平移5 cm 时,两板间距离d ″=(10-5) cm =5 cmQ 板与A 点间距离变为d =(10-4) cm -5 cm =1 cm电场强度E ′=U d ″=505×10-2 V·m -1 =1.0×103 V·m -1Q 、A 间电势差U QA ′=E ′d =1.0×103×1.0×10-2 V =10 V所以A点电势φA=-10 V.4答案 D解析电场线与等势面垂直且沿电场线方向电势降低,故场强方向水平向右,场强大小E=Ud=100.25V/m=40 V/m,故D项正确.5答案 C解析B、M在同一等势面上,电荷由B到M电场力不做功.由M到A电场力做负功,W=qU=q·Ed=2×10-9×2×103×4×10-2 J=1.6×10-7 J.即电场力做功为-1.6×10-7 J.6答案BD解析A板接地,则其电势为零,又因为A、B两板间的电压为600 V,则B板电势为-600 V,由此知C点电势为负值,A、B两板间场强E=Ud=600 V12 cm=50 V/cm=5 000V/m,φC=-E×d C=-50 V/cm×4 cm=-200 V,A错误,B正确;电子在C点具有的电势能为200 eV,C错误,D正确.7答案(1)-5.4 V-0.6 V-4.8 V(2)9.6×10-2 J解析(1)因正极板接地,故板间各点电势均小于零,由U=Ed得U BD=Ed BD=1.2×102×0.5×10-2 V=0.6 V,即φD=-0.6 V.由于d CB=5 cm-0.5 cm=4.5 cm=4.5×10-2 m,所以U CB=-Ed CB=-1.2×102×4.5×10-2 V=-5.4 V=φC.所以U CD=φC-φD=-5.4 V-(-0.6 V)=-4.8 V.(2)因为点电荷匀速移动,外力所做的功等于克服电场力所做的功W外=|qU CD|=2×10-2×4.8 J=9.6×10-2 J.8答案(1)正电荷mgdU(2)2mg(3)2v204g解析(1)作电场线如图(a)所示.由题意知,只有小球受到向左的电场力,电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上,如图(b)所示.只有当F合与v0在一条直线上才可能使小球做直线运动,所以小球带正电,小球沿v0方向做匀减速运动.由图(b)知qE=mg,相邻等势面间的电势差为U,所以E=Ud,所以q=mgE=mgdU.(2)由图(b)知,F合=qE2+mg2=2mg.(3)由动能定理得-F合x m=0-12mv2所以x m=mv2022mg=2v204g.。
新课程人教版高中物理必修3电势差与电场强度的关系
二、电势差与电场强度的关系
由 U Ed E U d
这个式子表示在匀强电场中,场强在数值上 等于沿场强方向每单位距离上的电势差.
由此式可推出E的单位为V/m(1 V/m=1 N/C )
①在匀强电场中,沿任意一个方向上,电势 降落都是均匀的,故在同一直线上相同间距 的两点间的电势差相等.
②在匀强电场中,相互平行的相等的线段 两端点电势差相等.
反之又如何呢?
O
O
对O点:E=0,
对O点: =0,E≠0
E≠为0零 不一定为零, 为 零E不一定为零
二、电势差与电场强度的关系
如图所示,在匀强电场中,把 电荷q从A移到B,电场力做功
WAB Eq SAB cos
Aθ
B E
C
即AB两点间的电势差为
U AB
WAB q
Eq SAB cos
q
ES AC
①电场力做功只与始末位置有关,与路径无关。
②用这个公式WAB、q、UAB都有正负,计算时都要带正负号。
知识回顾
1、电势差 :两点的电势之差,也叫电压 U AB A B 2、静电力做功与电势差的关系: U AB U B A
WAB EPA EPB q A qUACB=UAB + UBC
a
b cde
3、如图,在匀强电场中的M、N两点距离为 2cm,两点间的电势差为5V,M、N连线与场强 方向成60°角,则此电场的电场强度多大?
若O点为M、N连线的中点,则MO两点的电势差
UMO
M
60° N′
O N
解:根据 E U
d
E
U
E SMN cos 600
可得:
2
5 102
高中物理必修三(人教版)10.3电势差与电场强度的关系
题型 2 利用 U=Ed 定性分析非匀强电场问题 【例 2】
如图,三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面,已知这 三个圆的半径成等差数列.A、B、C 分别是这三个等势面上的点, 且这三点在同一条电场线上.A、C 两点的电势依次为 φA=15 V 和 φC=5 V,则 B 点的电势是( )
-300 V
点拨
(1)电势差的三种求解方法 ①应用定义式 UAB=φA-φB 来求解. ②应用关系式 UAB=WqAB来求解. ③应用关系式 UAB=Ed(匀强电场)来求解. (2)在应用关系式 UAB=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,电势差的正负、电场强度的方
与责任
成多角度、多方面看问题的思维习惯.
基础导学·研读教材 知识点一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1.匀强电场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.公式:UAB=___E_d____. 3.适用条件 (1)___匀__强___电场. (2)d 为两点沿_电__场__方__向_的距离.如图所示
知识点二、公式 E=UdAB的意义 1.意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点之间的 __电__势__差__与两点沿__电__场__强__度__方__向____的距离之比. 2.电场强度的另一种表述: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 ____.
3.电场强度的另一个单位:由 E=UdAB可导出电场强度的另一 个单位,即伏__[_特__]_每__米,符号为___V_/_m___.1 ___V__/m___=1 N/C.
结论 2:匀强电场中若两线段 AB∥CD, 且 AB=CD.
人教版高中选修31 第1章第6节 电势差与电场强度的关系(课件)
适用于一切 电场
由 E=Fq和库仑定
在真空中,场 源电荷 Q 是
律导出
点电荷
由场
【特别提醒】 (1)在选取物理公式时,首先要注意公式的适用条件,然后 判断题目中物理情境是否满足公式的适用条件。 (2)据 U=Ed 可以得出结论:匀强电场中电势差与 d 成正 比,但不能由 E=Ud 而说 E 与 d 成反比。
6、“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/212021/11/212021/11/2111/21/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去,他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生,而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/212021/11/21November 21, 2021
2.匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)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)公式:UAB=ED.
(3)应用此公式注意两点: ①公式只适用于匀强电场,但可对非匀强电场 进行定性分析;
②公式中的“d ”一定是“沿电场方向的距离”
.
3.U=Ed的两个推论
(1)在匀强电场中,沿任意一个方向,电势下 降都是均匀的,故在同一直线上相同间距的两点间
5.电场强度的方向是电势降落最快的方向,只有 沿电场强度方向,单位长度上的电势差才最大.
如图所示,A→C方向电势降落最快.
电场强度三个公式的对比
区别 公式
物理含义
E=Fq
是电场强度大 小的定义式
E=kQr2 E=Ud
是真空中点电 荷场强的决定 式 是匀强电场中 场强的定义式
新人教版选修3-1高中物理电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度的关系★新课标要求〔一〕知识与技能1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed,并且能够推导出这个关系式。
2、会用关系式U=Ed进行有关的计算。
3、理解电势与场强无直接的关系。
〔二〕过程与方法通过推导电场强度与电势差的关系,使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养〔三〕情感、态度与价值观通过从不同角度认识电场强度与电势、电势差的关系,使学生在遇到具体问题时要注意分析,不要武断地下结论,使学生养成多角度多方面看问题的学习品质。
★教学重点U=Ed及其成立条件。
★教学难点电势与场强无直接的关系;会用关系式U=Ed进行有关的计算。
★教学方法分析归纳法。
★教学用具:投影片、多媒体辅助教学设备★教学过程〔一〕引入新课[提问]你学过哪些描述电场性质的物理量?[学生答]电场的两大性质:①力的性质,由电场强度描述,可用电场线形象表示;②能的性质:由电势、电势差描述,可用等势面形象表示。
[提问]等势面有哪些特点?[学生答]等势面的特点:①沿等势面移动电荷电场力不做功;②等势面与电场线垂直,且电场线从高电势指向低电势;③任两个等势面不相交。
[过渡]既然场强、电势、电势差都描述电场的性质,它们之间一定存在关系、什么关系呢?下面我们就来推导它们间的关系。
〔二〕进行新课1、电场强度与电势的关系教师:投影片出示以下问题,学生讨论〔1〕电场强度大的地方电势是否一定高?反之?〔2〕电场强度为零的点电势一定为零吗?反之?学生:思考并回答上面的问题。
E的值是客观存在的,而电势的值与零电势点选取有关,所以上述问题不可能有肯定答复。
教师:那一般地,规定了无穷远处为零电势点,上述问题如何?[提示学生]可从直观表示它们的电场线和等势面的分布图讨论。
[学生分析]一些同学举到了正点电荷电场的例子分析〔1〕:∵A 点比B 点所在处电场线密,∴EA >EB而沿电场线方向电势逐渐降低∴B A ϕϕ>故E 大处ϕ一定高。
[提醒学生注意]不能从假设干特殊例子随便概括出带有一般性的结论。
高中物理电势差与电场强度的关系新人教版选修
• 2.电场强度与电势差的比较
物理量
电势差 U
电场强度 E
定义
(1)电场中任意两点的电势 放入电场中某一点
之差,UAB=φA-φB
的电荷受到的静电
(2)电荷在电场中两点间移 力跟它的电荷量的
动时,静电力所做的功跟电
比值
荷量的比值
定义式
U=Wq
E=Fq
物理量 意义
电势差U 描述了电场的能的性质
• ◎ 教材资料分析 • 〔思考与讨论〕 • 上面讨论中A、B两点位于同一条电场线上.如果它们不在同 • 一条电场线上,如课本图1.6-2所示,还能得出以上结论吗?试试看.
• 点拨: 如右图所示,A、B两点不在同一条电场线上(如图),设AB与电场线夹角为θ,由电 场力做功与电势差的关系得W=qUAB①.由功的定义:W=Flcos θ=qElcos θ②.由①②得:UAB =Elcos θ=Ed.(其中d为l沿电场线方向的投影)所以当A、B不在同一条电场线上时,UAB=Ed 仍然成立,只不过d应为AB距离沿电场线方向的投影.
• A.EBx的大小大于ECx的大小 • B.EBx的方向沿x轴正方向 • C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大
• D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功
• 解析: 逐项分析如下:
选项
诊断
结论
A
由 U=Ed,故 Δφ=E·Δx,即 E=ΔΔφx,在 φ-x 图中,图象斜率表示场强大小.结合题中图象
• (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?
高中物理人教版选修3-1课件:1.7 电势差与电场强度的关系
向,并画出电场线.
B、N两点等电势 连接BN
9 V·M 3 ·VN
电场线⊥BN,
E的方向为电势降低的方向
斜向下
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
再见
编后语
老师上课都有一定的思路,抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路,这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
中三点,已知:φ A=12 V,φ B=6 V,φ C=-6 V,试在该虚线 框内作出该电场的示意图,(画出几条电场线),并要求保留作图
时所用的辅助线。
12 V
· F·
·D
-6 V
解析 要画电场线,先找等势面(线)
连AC、BC,
依题意知BC的中点D点电势必为零
AC的1/3处F点电势必为零 连FD即为等势线,
U/d各量的物理含义,特别是 d的物理意义,是分析场强与
C.UOP=-10cosθ(V)
电势差关系的关键 .
D.UOP=10cosθ(V)
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
电势差与电场强度的关系
例2 如图所示,A、B两板间电
E
压为600 V,A板带正电并接地, 解析
A、B两板间距离为12 cm,C点 φ A=0V
1. Uq 2 . qEd 3. Ed 4. 匀强 电场
想一想1:公式UAB=Ed是在匀强电场中得到的,在非 匀强电场中能否适用?
答案:在非匀强电场中,不能进行定量计算,但可以定性地
分析有关问题 .
想一想2:若A、B两点连线与场强方向成α角.则A、 B两点间的电势差为U多少?
答案:U=ELcosα
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问题2:电场强度为零的点电势一定为零吗?反 之又如何呢? (若规定无穷远处为零电势点 )
.O
.O
对O点:E=0,φ ≠0
对O点:φ =0,E ≠0
E为零处φ不一定为零,φ为零处E不一定为零
二、电势差与电场强度的关系
U AB
W AB q
F AB / q
E AB/
相等,即BD在同一等势面上,故为
3V
A 12V Q
D ?V
B 3V E
P C0
巩固练习:
1.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
距离的乘积. B.沿电场线方向,任何相同距离上的电势降
落可能相等。
C.电势减小的方向必为场强的方向。 D.在相同距离的两点上,电势差大的其场强
则以下判断中正确的是 A.电荷从a到b,运动的加速度变小
[ B] D
B.电荷在b处的电势能大
C.b处的电势高
D.电荷在b处的速度小
3.如图1所示,q1和q2为两静止的等量异号电荷, MN是电荷连线的中垂线。一带电粒子在电场力作用下 运动到MN上一点P时的速度为v0,方向指向两电荷连 线的中点O。经很短的时间,粒子速度为v,则有
2、在电场强度为600 N/C的匀强电场中,A、B两点相 距5 cm,若A、B两点连线是沿着电场方向时,则A、B 两点的电势差是___3_0___ V。若A、B两点连线与电场方 向成60°角时, 则A、B两点的电势差是___1_5____V; 若A、B两点连线与电场方向垂直时,则A、B两点的电
势差是____0____V。
两点间的电势差为5 V,M、N连线与场强方向成60°角,
则此电场的电场强度多大?
M. .
60°N′
.N
解: 根据 E U
,
得:
d
E
E U
MN•cos600
5
2 10 2 1
5( 0V 0/m)
2
证明1V/m=1N/C
-1--伏----
U=W/q
============
1焦/库
-----------
答:略
A .C .D
B
课堂练习:
1、如图,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由 a到c, a、b间的距离等于b、c间的距离。用φa、φb、φc和 Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强。下列哪个正
确?
√A.φa>φb>φc
ab
c
E●
●
●
B. Ea>Eb>Ec
C.φa-φb=φb-φc D. Ea=Eb=Ec
[C] A.v<v0 B.v=v0 C.v>v0 D.无法确定
4.图中A.B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,
∠ABC=60°,BC=20cm.把一个电量q=10-5C的正电
荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做
功为-1.73×10-3J,则该匀强电场的场强大小和方向
是[ ]
D
A.865V/m,垂直AC向左
A
D
分析:因为B、C两点的电势
相等,故BC为一等势面,所以
A、D也在一等势面上,
ΦD=12V
B
C
变化1.若Φc=-6v,其它条件不变,则ΦD=____V. 变化2.若Φc=0,其它条件不变,则ΦD=____V.
A 12V
D ?V
P
E
B 3V
C -6V
因为12-3=3-(-6),所以B与AC中点处电势
E q AB / q
若用d表示A、B沿场强方向上的距离,
E
. B′
则: UEd
说明: ①只适用于匀强电场
②d:沿场强方向的距离
③:由
UEdEU d
表明:
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.
④电场强度的方向是电势降低最快的方向.
例1:如图,在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm,
W=FS =======
1米
1米
1牛米
---------- ====
-1--牛---
1库米
1库
例2、两块相同的金属板A、B水平地平行放置,两板的正对面相距 30cm,A、B板分别跟电源的正、负极相连接,电源的电压为60V, 如图所示,求: (1)两板间电场的场强的大小和方向。 (2)若A板接地,则B板电势为多大? (3)若C点离A板的距离10cm,D点离B板的距离为15cm,则C、D两点 间的电势差为多少
也大.
当堂训练
1.一个点电荷,从静电场中的a点移到b点,
其电势能的变化为零,则 [ ] D
A.a、b两点的场强一定相等 B.该点电荷一定沿等势面移动 C.作用于该点电荷的电场力与其移动方 向总是垂直的 D.a、b两点的电势一定相等
2.图1中实线条是一个电场中的电场线,虚线是一个负试验电
荷在这个电场中运动的轨迹。如果电荷是从图中a处运动到b处,
第一章《静电场》
第六节 《电势差与电场 强度的关系》
教学目标
• (一)知识与技能 • 掌握电势差与电场强度的关系 • 过程与方法 • 通过对电场力做功的两种不同方式的比较推
导得出电势差与电场强度的关系 • 情感态度与价值观
• 习感知科学的价值和应用 • 培养对科学的兴趣、坚定学习思考探索的
的信念 • 重点:匀强电场中电势差与电场强度的关系 • 难点:电势差与电场强度的关系在实际问题中
应用。
电场的两大性质:
①力的性质: 由电场强度描述 可用电场线形象表示
②能的性质: 由电势、电势差描述 可用等势面形象表示
一、探究电势与电场强度的关系
问题1:电场强度大的地方电势是否一定高? 反之φ不一定高;φ高处E不一定大
一、探究电势与电场强度的关系
3、如图所示,两块相对的平行金属板M、N与电
池相连接,N板接地,在距两板等远的一点P固定
一个带正电的点电荷,如果将M板向上平移一小段
距离,则A(C
)
A、点电荷受到的电场力减小 B、点电荷受到的电场力增大 C、点电荷的电势能减小
M
.P
N
D、点电荷的电势能保持不变
例题:如图示,A、B、C、D是匀强电场中一正 方形的四个顶点。已知A、B、C三点电势分别 为ΦA=12V,φB=3v,Φc=3v.由此可知D点电势 ΦD=______V.
B.865V/m,垂直 AC向右
C.1000V/m,垂直 AB斜向上
D.1000V/m,垂直 AB斜向下
5.如图1所示,地面上方有匀强电场,取场中一点O为 圆心在竖直面内作半径R=0.1m的圆,圆平面与电场方 向平行。在O点固定电量Q=5×10-4C的正点电荷,将 质量为m=3g,电量q=2×10-10C的带电小球放在圆周 上的a点时,它恰好静止。若让带电小球从a点缓慢移 至圆周最高点b时,外力需做多少功?