10.3电势差与电场强度的关系-高二物理同步课件精选(人教版2019必修第三册)

Ｂ
D
E
A
C
AB//CD且AB=CD=L，
则UAB =UCD
3.在匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。
A B
O
2
【课堂检测1】如图所示为某一电场的电场线和等势面.
已知φa＝5 V，φc＝3 V，ab＝bc，则(
A.φb＝4 V
B.φb>4 V
C.φb<4 V
D.上述情况都有可能
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
电场的这两个性质之间存在着什么关系？
一、电势差与电场强度的关系
为了研究简便我们一匀强电场为例来研究，
探究1:匀强电场中，沿场强方向移动电荷，计算电场力做功
E
从能的角度：WAB＝qUAB
从力的角度：WAB＝Fd=qEd
比较两式有UAB=Ed
由于是非匀强电场，故静电力就没有确定答案；
由于静电力是变力，故牛顿运动定律求解就不太
方便。但动能定理可以，由于静电力做功W=qU
只与两板间的电压有关，故速度答案不变。
【课堂检测2】有两块平行金属板A、B相隔6 cm(如图)，接在36 V的
直流电源上.电源的正极接地，C点在两板间且到A板的距离为2 cm.
安全用电常识中，涉及“跨步电压”现象。如果
遇到地面有漏电，应该如何避免“跨步电压”？
提示：跨步电压指电气设备发生接地故障时，在接地电流入地
点周围电位分布区行走的人，其两脚之间的电压。
U AB Ed
若要逃离的话，就要采用跳跃的方式逃离，避免“跨步电压”
三、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？反之又如何呢？
向每单位距离上降低的电势，等差等势面越密的地方电场强度越大。
公式适用于在匀强电场中计算，也可在非匀强电场中作定性分析.
（三）几个推论：
1.在匀强电场中任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差
相等(电势均匀变化)。
C
E
Ｂ
A θ
AB=BC，UAB=UBC
2.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。
(2)求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度。
(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍,其他条件不变,则上述问
题(1)(2)的答案又如何?
从力和能的两种观点解决问题

解法一：当d'=2d时，E'= = ，
′
F'=

′
E'q= ，a'= = .则


v'= ′′ = = v= 40 m/s
)C
二、电场强度的另一种描述
1.定义：在匀强电场中电场强度E的大小等于两点间电势差与两
点沿电场强度方向距离的比值。
2.公式：
U AB Ed
或
3.单位：伏每米（V/m）
1J / C 1N m
1V / m

1N / C
1m
1C m
U AB
E
d
公式中的“d”指沿电场方向两点
间的距离，如果电场中两点不沿
解法二：运用能量知识求解
1
qU mv
2
2qU
2 8 1015 200
v

m/s 40 m/s
15
m
2 10
粒子加速后的速度只与加速电压有关
思考与讨论
上述例题中，M、N两板间的电场是匀强电场。如果M、N是
其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答
案吗?为什么？
A
q
B
d
结论：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。
说明：
➀ 若A→B不沿电场线，则UAB=Elcosθ =Ed，
可见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 ；沿电场线方向电势降落最快。
➁ 上式变为 E

=

，即在匀强电场中场强在数值上等于沿场强方
9
φC＝－3 V，则D点的电势为φD＝________
V.
E
F
W
WAB qU AB
电场力的功
电场力做功
与路径无关
U AB A B
U Ed
电场强度
电场力
F
U
F
E
q
E
试探电荷在电场中
某点的电势能与电荷
量的比值跟试探电荷
无关 φ＝Ep /q
电势能
和重力与重力
势能类比
WAB＝EpA－EpB
电
电场中两点电势之
差叫电势差
UAB＝φA－φB
势
电势差
电场强度方向，d的取值应为两点
连线在电场强度方向的投影
4、电势降落得最快的方向就是电场强度的方向
A
d
C
B
E
D
从图中可以看出沿AB、AD、AC方向，电势都在降低，但
沿AB方向距离最短，即降低得最快，场强E的方向是电势
降落最快的方向
注意：电势降落方向不一定是场强方向
归纳总结
电场强度的求解方法
Q
E K 2 ——适用于点电荷所产生的电场(Q为源电荷)
确的说法是( C )
A．在相同距离上的两点，电势差大的其场强也必定大
B．场强在数值上等于每单位距离上的电势降落
C．沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相同
D．电势降落的方向必定是场强方向
【课堂检测2】(多选)如图所示，在电场中任意取一条电场线，电
场线上的a、b两点相距为d，则（ BD ）
A．a点的场强一定大于b点的场强
D．电势降低的方向就是电场强度的方向
课堂小结
一、电势差与电场强度的关系
U
或
E
U Ed
d
说明： ①只适用于匀强电场
②d：沿场强方向的距离
二、电势与电场强度的关系
无直接关系
E大处φ不一定高；φ高处E也不一定大
E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零
【课堂检测1】下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正
强度的定量关系，体验探究的曲折和乐趣；引
入“跨步电压” 问题，增强学生的实践意识。
引入
如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势
面就成了等势线。图中每相邻的两条等势线之间的电势差是相等的。
电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏。这
是为什么呢？
复习：电场的两大性质：
①力的性质：
r
F
E
——适用于任意电场(q为试探电荷)
q
U
E
——适用于匀强电场(d为沿电场线的距离)
d
【例题1】如图，真室中平行金属板M、N之间的距离d为0.04m,有一个2×1015kg的带电粒子位于M板旁,粒子的电荷量为8×10-15C,给两金属板加200V直流电
压。
(1)求带电粒子所受的静电力的大小。
(1)求A、B两板间的场强大小和方向.
(2)以地为电势的零点，问C点的电势多高？
解： (1)板间场强的大小E＝


＝6×102 V/m，
场强方向由A板垂直指向B板.
(2)UAC＝EdAC＝6×102×2×10－2 V＝12 V
由UAC＝φA－φC，得φC＝φA－UAC＝0－12 V＝－12 V.
思考
B．a点的电势一定高于b点的电势
C．a、b两点间的电势差一定等于Ed(E为a点场强)
D．a、b两点间的电势差等于单位正电荷由a点沿任意路径移到b
点的过程中静电力所做的功
【课堂检测3】如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的
四个顶点．已知A、B、C三点的电势分别为φA＝15 V，φB＝3 V，
E大处φ高
E大处φ低
E大处φ不一定高；φ高处E不一定大
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
对O点：E=0，φ ≠0
.O
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

关系图

Ep
q
电势
电势差
Ep 电势能
WAB Ep A Ep B
E数值等于沿
场强方向单位
距离的电势差
U＝Ed
电场强度
电场力的功
电场力做功
与路径无关
电场力
试探电荷在场中某
点受的电场力与电
荷量的比值跟试探
电荷无关 E＝F/q
【课堂检测3】在静电场中，下列说法中正确的是（ A ）
A．电场强度的方向总是跟等势面垂直
B．电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同
C．电场强度处处为零的区域内，电势一定也处处为零
第十章
静电场中的能量
第3节 电势差与电场强度的关系
1、掌握电势差与电场强度的关系和适用条件.
2、会用关系式U＝Ed处理匀强电场问题.
课标定位
3、知道电场强度的另一种求法，理解电场强度
的另一个单位“伏(特)每米”的意义.
1、物理观念：电场强度、电势、电势差
2、科学思维：探