电势差与电场强度的关系导学案

1.6电势差与电场强度的关系

学习目标：

1、经过自己的推导得出匀强电场中电势差与场强的关系。

2、熟练掌握匀强电场中电势差与场强的关系，并能运用它解决相应问题。

3、知道电场强度另一个单位“伏特每米”的物理意义。

学习重点：

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进行有关计算

学习难点：

会用关系式U＝Ed进行有关计算

学讲过程：

自主先学•尝试成功

1、匀强电场中两点间的电势差等于与这两点沿的乘积。公式表示为。

2、在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的与两点沿电场强度方向距离的比值，公式表示为。也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的。

3、由公式E=U/d得出的电场强度单位是，以前学过的电场强度单位是

小组讨论•帮助成功交流展示•引领成功

问题一：推导电场强度和电势差的关系，若沿场强方向移动电荷

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 AB，场强为E。则电场力所做的功：从能的角度：

从力的角度：

E

比较功的两个计算结果得到:U AB=

结论：在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于

问题二：推导电场强度和电势差的关系，若不是沿场强方向移动电荷

如图：表示某一匀强电场的等势面和电场线，有相距为L 的A 、B 两点，两点连线与场强方向成α角。把正电荷q 由A 点移动到B 点，设A 、B 两点间的距离为L ，电势差为U AB ，A 、B ＇两点间的距离为d ，场强为E 。则电场力所做的功： 从能的角度： 从力的角度：

比较功的两个计算结果得到:U AB =

结论：在匀强电场中，两点间的电势差等于 问题三：分析U AB =Ed 适用条件和式中各物理量意义

质疑拓展：非匀强电场中，等差等势面之间的距离相等吗？ 如点电荷的电场中的等势面。

结论：等差等势面密处场强 ，等势面疏处场强 。 问题四：从电势差的角度理解电场强度

电场强度与电势差的关系也可以写做E= ，此式物理意义是：

质疑拓展：如图所示，B 、C 、D 是匀强电场中某一等势面的三个点，则AB 、AC 、AD 这三条线段上单位距离电势降落的数值一样吗？你能得到什么结论。

问题五：证明1V/m=1N/C

B ＇

d

A

B

E

α L A

D

E C B

问题六：电场强度的计算方法与适用条件

物理含义

适用范围

例1、两块带电的平行金属板相距10cm ，两板之间的电势差为9.0×103

V 。在两板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有-1.6×10-7

C 的电荷。这粒尘埃受到的静电力是多大？这粒尘埃在静电力的作用下运动到带正电的金属板，静电力做的功是多少？

例2、带有等量异号电荷,相距10cm 的平行板A 和B 之间有一个匀强电场,如图所示,电场强度E=2×104

V/m,方向向下.电场中C 点距B 板3cm,D 点距A 板2cm. (1)C 、D 两点哪点电势高？两点的电势差U CD 等于多少？

(2)如果令B 板接地(即电势φB =0),则C 和D 的电势φC 和φD 各是多少？如果令A 板接地,则φC 和φD 各是多少？在这两种情况中,U CD 相同吗？

(3)一个电子从C 点移动到D 点,静电力做多少功？如果使电子先移到P 点,再移到D 点,静电力做的功是否会发生变化？ 检测反馈

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电场强度的大小和这两点间距离的乘积 B ．沿电场线方向，任意相等距离上电势降落必定相等

区

别

公

式

C．电势降低的方向必是场强方向

D．在不同的匀强电场中取相同距离的两点，电势差大的其场强也大

2、如图是一非匀强电场，某一电场线上A、B、C三点有AB＝BC，比较U AB和U BC的大小。

3、空气是不导电的,但是如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，空气变成了导体.这个现象叫做空气的“击穿”.

一次实验中，电压为4×104V的直流电源的两极连在一对平行金属板上，如果把两金属板的距离减小到1.3cm，两板间就会放电。这次实验中空气击穿时的电场强度是多大？

4、如图所示，匀强电场场强E＝100V/m，A、B两点相距10cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则B、A两点之间的电势差为( )

A．－10V B．10V

C．－5V D．－53V

5、图是初中地理某课本中的等高线图(图中数字的单位是米)。小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡些？如果把一个球分别从山坡左右两边滚下(不考虑摩擦等阻碍)，哪边

的加速度更大？现在把图看成一个描述电势高低的等势

线图，图中的单位是伏特，a和b哪一边电势降落得快？

哪一边的电场强度大？根据两者的对比谈谈你的体会。