【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书:-第1章-6-电势差与电场强度的关系.doc
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1、6电势差与电场强度的关系学 习 目 标知 识 脉 络1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UABEd,能够推导出这个关系式(重点)2知道电场强度的另一种关系,了解场强的另一个单位“伏特每米”的意义3会用关系式UABEd或E进行有关的计算(难点)匀 强 电 场 中 电 势 差 与 电 场 强 度 的 关 系1关系式:UABEd或E(注:公式中d是两点沿电场方向距离)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:匀强电场1公式UEd适用于任何电场()2在电场中相同距离上的两点,电势差大的其电场强度也必定大()3在匀强电场中,沿着电场方向,任何相同距离上
2、的电势降落必定相等()4电势降落的方向必定是电场强度的方向()有同学认为:“根据E,若A、B两点在匀强电场的同一等势面上,由UAB0,故场强为零”谈一下你的认识【提示】该同学分析错误,当A、B在匀强电场同一等势面上时,两点沿电场方向距离d0.无法用E直接计算场强,E也不等于零如图161所示,电场强度为E的匀强电场中,A、B两点在同一条电场线上,间距为d,ABBC,A、C连线与A、B连线夹角为.图161探讨1:将正电荷q从A点沿直线移至B点的过程中,电场力做了多少功?A、B间的电势差UAB为多大?【提示】WABEqd.UABEd.探讨2:将正电荷q从A点沿直线移至C点的过程中,电场力做了多少功?
3、A、C间的电势差UAC为多大?【提示】WACEqdACcos Eqd.UACEd.探讨3:由UABEd和UACEd两个表达式,你对“d”的含义有什么认识?【提示】d为电场中两点间沿电场方向的距离1对关系式UABEd的理解(1)电场强度描述的是电场力的性质,电势差描述的是电场能的性质E和U描述电场的角度虽不同,但作为反映同一电场的两个物理量,必然存在一定的关系(2)公式中的“d”指电场中两点沿电场场强方向的距离,如果电场中两点不沿场强方向,d的取值应为两点连线在场强方向的投影,或为两点所在等势面间的垂直距离(3)电场强度与电势差的关系式也可写作EUAB/d,它的意义是:电场强度在数值上等于沿电场
4、方向每单位距离上降低的电势2UABEd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电势差相等如果把某两点间的距离平均分为n段,则每段两端点间的电势差等于原电势差的1/n.(2)在匀强电场中,沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等3在非匀强电场中,公式E可用来定性分析如图162所示,若abbc,由于电场线密处场强较大,即ab段的平均场强小于bc段的平均场强,故可以判断Uab35 VCbUbc;即abbc,50 Vbb20 V,所以b|UCD|,能得出A、B点所在处的电场强度一定比C、D所在处的电场强度大吗?【提示】不能探讨2:由图可知
5、,A、D两点在电场中间距最大,能否由UEd得出A、D两点的电势差UAD一定比UAB和UCD都大吗?【提示】不能1电势差与电场强度物理量电势差UAB电场强度E定义式UABE大小数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时,电场力所做的功数值上等于单位正电荷受到的力方向标量、无方向矢量,规定正电荷在该点所受电场力的方向为正方向联系(1)沿场强的方向是电势降落最快的方向,但电势降落的方向不一定是场强的方向(2)场强的大小等于沿匀强电场方向每单位长度上降落的电势,即E2.电势与电场强度(1)电场强度为零的地方电势不一定为零,电势是否为零取决于电势零点的选取;电势为零的地方电场强度也不一定为零如把点电荷产生的
6、电场中某点定为电势零点,但该点电场强度不为零,无穷远处场强和电势都可认为是零(2)电场强度相等的地方电势不一定相等,如在匀强电场中场强处处相等,但各点电势不等(3)电势相等的地方电场强度不一定相等如在等量的异种电荷的电场中,两电荷连线的中垂面是一个等势面,但场强不相等3如图166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1.6104 N,所带的电荷量是3.2109 C,则下面判断正确的是()图166AAB,UAB100 VBAB,UAB750 VCAB,UBA500 VDAB,UBA1 000 V【解析】带电油滴受到重力和电场力处于平衡状态,
7、即mgqE,匀强电场的场强E,由以上两式得|UAB|500 V,由于油滴受电场力方向向上,所以电场方向向上,AB,即UBA500 V,C正确【答案】C4如图167所示,在匀强电场中,电荷量q5.01010 C的正电荷,由a点移到b点和由a点移到c点,电场力做功都是3.0108 J已知a、b、c三点的连线组成直角三角形,ab20 cm,a37,c90,求:图167(1)a、b两点的电势差Uab.(2)匀强电场的场强大小和方向【解析】(1)Uab V60 V.(2)正电荷q从a到b和从a到c,电场力做功相等,由WqU知,UabUac,所以b、c处在同一个等势面上,根据电场线与等势面垂直知,场强沿a
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