【课件】电势差与电场强度的关系课件-2022-2023学年高二上学期物理鲁科版(2019)必修第三册.pptx

电势差与电场强度的关系类比法重力场电场 重力电场力某点的高度某点的电势重力势能电势能重力做功电场力做功WG=EP1-EP2W电=EPA-EPB两点间高度差？从上节所学的知识我们知道，电场中各点的电势从上节所学的知识我们知道，电场中各点的电势一般来说是一般来说是不相等不相等的，也就是说，电场中两点的的，也就是说，电场中两点的电势存在一个差值，这个差值我们把它叫做电势存在一个差值，这个差值我们把它叫做“电电势差势差”。定义定义1 ：电场中两点间的电势之差电场中两点间的电势之差。俗称俗称电压电压。一、电势差设电场中设电场中A A点的电势为点的电势为，B B点的电势为点的电势为（1）计算式：）计算式：,UAB=-UBA（2）单位：伏特（）单位：伏特（V）（3）电势差反映了电场本身的性质。由两点的电势决定，与零参考面的选取无关由两点的电势决定，与零参考面的选取无关（4）电压：电势差的大小，只有正值）电压：电势差的大小，只有正值思考题思考题1 1、电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负、电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？表示什么意义？表示两点电势高低表示两点电势高低2、如果某一点的高度可以理解为该点距离零参考点的高度差，那么某一点的电势应该如何理解呢？某一点的电势可以理解为距离零参考点的电势差某一点的电势可以理解为距离零参考点的电势差.二、静电力做功与电势差的关系二、静电力做功与电势差的关系 电荷q从电场中A点移到B点，；即或定义定义2：电势差的另一种定义方法电势差的另一种定义方法-比值定义法比值定义法注：计算时，带符号运算（1）电场力做正功，WAB0；电场力做负功，WAB0；负电荷取q0；电势差在数值上等于移动单位正电荷所做的功例1.电场中，把点电荷q=-210-11C，由A点移到B点，电场力做功WAB=410-11J。A、B两点间的电势差UAB等于多少？B、A两点间的电势差UBA等于多少？解：由静电力做功与电势差的关系得 1.1.电场中电场中A A、B B 两点的电势是两点的电势是 A A=800 V800 V，B B=-200 V-200 V，把电荷，把电荷q q=-1.510=-1.510-8-8C C由由A A点移到点移到B B点，点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或电场力做了多少功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？者减少多少？解：解：U UABAB=A AWWABAB=qUqUABAB=（-1.510-1.510-8-8）10001000 =-1.510 =-1.510-5-5 J J电场力做负功，则电势能增加，增加电场力做负功，则电势能增加，增加1.5101.510-5-5J JB B=800-=800-（-200-200）=1000 V=1000 V电场电场力的性质力的性质能的性质能的性质电场强度电场强度E电势电势电势差电势差U？电场有哪两个方面的性质？分别用什么物理量来描述？电场有哪两个方面的性质？分别用什么物理量来描述？电场强度与电势差电场强度与电势差电场强度与电势差电场强度与电势差2 22电场力电场力F=qE电势能变化电势能变化 WAB=qUAB电场强度电场强度E电势差电势差UAB电荷电荷电荷电荷 q q 移动移动移动移动电场力做功电场力做功电场力做功电场力做功电电电荷荷荷在在在电电电场场场中中中电荷电荷电荷移动移动移动关系关系？理论分析理论分析理论分析理论分析WWABAB=qUqUABABF F=qEqEA AB Bd dE E若若若若若若 F F F 为恒力为恒力为恒力为恒力为恒力为恒力匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场F FWWABAB=Fd Fd=qEdqEd UAB=Ed 匀强电场中两间的电势差等于电场强度与这两点匀强电场中两间的电势差等于电场强度与这两点匀强电场中两间的电势差等于电场强度与这两点匀强电场中两间的电势差等于电场强度与这两点匀强电场中两间的电势差等于电场强度与这两点匀强电场中两间的电势差等于电场强度与这两点沿沿沿沿电场方向距离电场方向距离电场方向距离电场方向距离的乘积的乘积的乘积的乘积的乘积的乘积变式研究变式研究变式研究变式研究U UABAB=EdEd 意义：意义：意义：意义：意义：意义：数学变换数学变换数学变换数学变换数学变换数学变换E E=U UABABd d在匀强电场中，电场强度大小等于两点间的电势差在匀强电场中，电场强度大小等于两点间的电势差在匀强电场中，电场强度大小等于两点间的电势差在匀强电场中，电场强度大小等于两点间的电势差在匀强电场中，电场强度大小等于两点间的电势差在匀强电场中，电场强度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。与这两点沿电场强度方向距离的比值。与这两点沿电场强度方向距离的比值。与这两点沿电场强度方向距离的比值。与这两点沿电场强度方向距离的比值。与这两点沿电场强度方向距离的比值。或：或：或：或：或：或：电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离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。上降低的电势。上降低的电势。上降低的电势。上降低的电势。上降低的电势。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论若若若若若若 A A A、B B B 两点不在同一电场线两点不在同一电场线两点不在同一电场线两点不在同一电场线两点不在同一电场线两点不在同一电场线上如何表示上如何表示上如何表示上如何表示上如何表示上如何表示E E E、U U U关系？关系？关系？关系？关系？关系？d dA AB BE El l F FWWABAB=Fl Flcoscos d d=lcoslcos WWABAB=qUqUABABU UABAB=El Elcoscos U UABAB=EdEdd d 两等势面间距离两等势面间距离两等势面间距离两等势面间距离匀强电场匀强电场中，中，两点间的电势差等于电场强度与与这这两点两点沿电场方向沿电场方向的距离的乘积。思考：应用这个公式的注意事项有哪些？思考：应用这个公式的注意事项有哪些？只适用于匀强电场；只适用于匀强电场；d d：沿场强方向的距离：沿场强方向的距离U=Ed例例2 2对于公式对于公式U UABAB 的理解，下列说法正确的是的理解，下列说法正确的是A A此公式适用于计算任何电场中此公式适用于计算任何电场中A A、B B两点间的电势差两点间的电势差B BA A点与点与B B点的距离越大，则这两点的电势差越大点的距离越大，则这两点的电势差越大C C公式中的公式中的 是指是指A A点与点与B B点之间的距离点之间的距离D D公式中的公式中的 是是A A、B B两点所在等势面间的垂直距离两点所在等势面间的垂直距离DE30OAB2 2、如图所示，在场强为、如图所示，在场强为E E4.0104.0103 3 N/C N/C的匀强电场的匀强电场中有相距中有相距5.cm5.cm的的A A、B B两点，两点连线与电场强度成两点，两点连线与电场强度成3030角。则角。则A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UABAB为为_。U=EdU=Ed公式的应用公式的应用思考：思考：U UBABA呢？呢？173V173V-173V-173V在匀强电场中，沿电场线方向相等距离上两点间电势差相等在匀强电场中，沿电场线方向相等距离上两点间电势差相等 匀强电场中，匀强电场中，相等距离上的电相等距离上的电势差势差相等相等吗？吗？U=Ed 问题探究一：问题探究一：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。间的电势差相等。E应用：应用：在匀强电场中，在匀强电场中，一条线上一条线上相等距离相等距离的两点间的电势差相等。的两点间的电势差相等。AA思思考考：匀匀强强电电场场中中，不不沿沿电电场场线线方方向向相相等等距距离离上上两两点间电势差点间电势差也也相等吗相等吗？CABEC问题探究二：问题探究二：沿电场线方向电势的降落有什么特点？沿电场线方向电势的降落有什么特点？场强场强E E的方向是的方向是电势降落最快电势降落最快的方向。的方向。沿沿电场强度方向电势逐渐降低电场强度方向电势逐渐降低那么那么电势降低方向就是电场强度方向吗？电势降低方向就是电场强度方向吗？电场力电场力电场力电场力电场强度电场强度电场强度电场强度电势差电势差电势差电势差电势电势电势电势电势能电势能电势能电势能电场力的功电场力的功电场力的功电场力的功电场力做电场力做电场力做电场力做功与路径功与路径功与路径功与路径无关无关无关无关1(对电场强度对电场强度E的理解的理解)下列关于匀强下列关于匀强电场的结论正确的是电场的结论正确的是()A公式公式EF/q也适用于匀强电场也适用于匀强电场B根据根据UEd可知，任意两点的电势可知，任意两点的电势差与这两点的距离成正比差与这两点的距离成正比C匀强电场的场强在数值上等于沿场匀强电场的场强在数值上等于沿场强方向每单位长度上的电势差强方向每单位长度上的电势差D匀强电场的场强方向总是跟电荷所匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电场力的方向相同受电场力的方向相同定义式，适用于任意电场只适用于匀强电场E=U/d,d:沿电场方向的长度沿电场方向的长度正电荷2 2、如图所示的匀强电场场强为、如图所示的匀强电场场强为103 N/C，ab平行于电场线，平行于电场线，ac垂直于电场线，垂直于电场线，abcd4 cm，acbd3 cm.则下述计算结果正确的是则下述计算结果正确的是 ()Aa、b之间的电势差为之间的电势差为40 VBa、c之间的电势差为之间的电势差为50 VC将将q5103 C的点电荷沿矩形路的点电荷沿矩形路径径abdca移动一周，电场力做的功是移动一周，电场力做的功是0.25 JD将将q5103 C的点电荷沿的点电荷沿abd从从a移到移到d，电场力做的功是，电场力做的功是0.25 J等势面Uab1030.04 V40 VUac0初末位置相同，做功为0WadWabqUab(5103)40 J0.2 J3 3、如图所示，、如图所示，P、Q两金属板间的两金属板间的电势差为电势差为50 V，板间存在匀强电，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离场，方向水平向左，板间的距离d10 cm，其中，其中Q板接地，两板间板接地，两板间的的A点距点距P板板4 cm.求：求：(1)P板及板及A点的电势点的电势(2)保持两板间的电势差不变，而保持两板间的电势差不变，而将将Q板向左平移板向左平移5 cm，则，则A点的电点的电势将变为多少？势将变为多少？接地，接地，Q=0EQP d