电势差与电场强度的关系优秀课件.ppt

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1、电势差与电场强度的关系课件第1页，本讲稿共28页一、电场的两大性质：一、电场的两大性质：力的性质：力的性质：能的性质：能的性质：电场强度描述电场强度描述 可用电场线形象表示可用电场线形象表示 由电势描述由电势描述 可用等势面形象表示可用等势面形象表示 第2页，本讲稿共28页二、场强与电势差的关系二、场强与电势差的关系讨论：讨论：1 1、你认为电场强度与电势差、你认为电场强度与电势差存在着关系吗？为什么？存在着关系吗？为什么？2 2、右上图是一个匀强电场，场强大小为、右上图是一个匀强电场，场强大小为E E，A A、B B是沿电场是沿电场方向上的两点，其电势差为方向上的两点，其电势差为U U，A

2、A、B B之间相距为之间相距为d d。现将。现将一个电量为一个电量为q q的电荷由的电荷由A A移到移到B B，你可以用几种方法计算，你可以用几种方法计算电场力所做的功？电场力所做的功？存在。存在。EFWU （1）WFdqEd （2）WqU 即得：即得：UEd 或或 EUd第3页，本讲稿共28页若若A A、B B不在同一条电场线上：不在同一条电场线上：A.BE.BB 若用若用d d表示表示A A、B B沿场强方向上的距离沿场强方向上的距离 说明：说明：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 匀强电场中两点间的匀强电场中两点间的电势差等电势差等于于场强场强与与

3、这两点间这两点间沿电场力方向距离沿电场力方向距离的乘积的乘积第4页，本讲稿共28页结论：结论：匀强电场中两点间的匀强电场中两点间的电势差电势差等等于于电场强度电场强度与这与这两点沿电场两点沿电场方向的距离方向的距离的乘积。的乘积。第5页，本讲稿共28页由上推导得出一个总结论：由上推导得出一个总结论：电势差和电场强度的关系（种说法）电势差和电场强度的关系（种说法）电势差和电场强度的关系（种说法）电势差和电场强度的关系（种说法）（1 1）在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与）在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两个点沿电场方向距离的乘积这两个点沿电场方向距离的乘积（2 2）在匀强电场中电

4、场强度的大小等于两点间的电）在匀强电场中电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值势差与两点沿电场强度方向距离的比值（3 3）电场强度在数值上沿电场方向每单位距离）电场强度在数值上沿电场方向每单位距离上降低的电势上降低的电势E E =U=UABABd dU UABAB=E d=E d第6页，本讲稿共28页EABL B d 说明说明 电场中两点间的电势差，电场中两点间的电势差，类同于重力场中两点间的高度差：类同于重力场中两点间的高度差：高度差高度差h h 跟物体运动的路径无关，跟物体运动的路径无关，只与只与A A、B B的位置有关的位置有关问题讨论：问题讨论：答：答：场强场强

5、E E的方向是电势降落最快的方向。的方向是电势降落最快的方向。电场中电场中A A、B B两点的电势差两点的电势差U UABAB跟移动电荷的路径有关吗？跟移动电荷的路径有关吗？答：电势差答：电势差U UABAB 跟移动电荷的路径无关，只与跟移动电荷的路径无关，只与A A、B B的位置的位置有关。有关。问题问题4 4：单位长度内，沿单位长度内，沿ABAB、AB AB 两个方向，哪个电两个方向，哪个电势降落的快？势降落的快？应用：在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点应用：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。第7页，本讲稿共28页1、如图，、如图，a、b、c

6、是一条电场线上的三个点，电场线是一条电场线上的三个点，电场线的方向由的方向由a到到c,a、b间的距离等于间的距离等于b、c间的距离。用间的距离。用a、b、c和和Ea、Eb、Ec分别表示分别表示a、b、c三点的电势三点的电势和场强。下列哪个正确？和场强。下列哪个正确？A.abc B.EaEbEc C.ab=bc D.Ea=Eb=Ec 课堂练习：课堂练习：a b c E2 2、在电场强度为、在电场强度为600 N/C600 N/C的匀强电场中，的匀强电场中，A A、B B两点相距两点相距5 cm5 cm，若，若A A、B B两点连线是沿着电场方向时，则两点连线是沿着电场方向时，则A A、B B两点

7、两点的电势差是的电势差是_ V_ V。若。若A A、B B两点连线与电场方向成两点连线与电场方向成6060角时，角时，则则A A、B B两点的电势差是两点的电势差是_V_V；若；若A A、B B两点连线与电场方向垂直时，则两点连线与电场方向垂直时，则A A、B B两点的电势差是两点的电势差是_V_V。30150第8页，本讲稿共28页答案答案:7.5103；-3.8410-16；增加；增加3 3、如图所示，、如图所示，a a、b b是匀强电场中的两点已知两点间的距离是匀强电场中的两点已知两点间的距离为为0.4m0.4m，两点的连线与电场线成，两点的连线与电场线成3737角，两点间的电势差角，两点

8、间的电势差U Uabab=2.410=2.4103 3V V，则匀强电场的场强大小为，则匀强电场的场强大小为E=_V/mE=_V/m，把，把电子从电子从a a点移到点移到b b点电场力做功点电场力做功W=_JW=_J，电子的电势能将，电子的电势能将_(_(填填“增大增大”、“减少减少”或或“不变不变”)第9页，本讲稿共28页4 4、如图，在光滑绝缘竖直细杆上、如图，在光滑绝缘竖直细杆上,套有一小孔的带电套有一小孔的带电小球，小球质量为小球，小球质量为m m，带电荷量为，带电荷量为-q-q，杆与以正电荷，杆与以正电荷Q Q为圆心的某一圆周交于为圆心的某一圆周交于BCBC两点，小球从两点，小球从A

9、 A点无初速释点无初速释放放,AB=BC=h,AB=BC=h，小球滑到，小球滑到B B点时速度大小为点时速度大小为，求小球滑到，求小球滑到C C点时速度的大小及点时速度的大小及ACAC两点间的电势差两点间的电势差.第10页，本讲稿共28页解解:因因B B、C C为同一等势面上的两点，所以小球从为同一等势面上的两点，所以小球从B B运动到运动到C C点点的过程中，电场力做功为零，由动能定理得的过程中，电场力做功为零，由动能定理得小球从小球从A A运动到运动到C C的过程中，由动能定的过程中，由动能定理得理得：第11页，本讲稿共28页 练习练习 以下说法正确的是：以下说法正确的是：A A、匀强电场

10、中各处的场强相等，电势也相等；匀强电场中各处的场强相等，电势也相等；B B、场强为零的区域中，电势处处相同；场强为零的区域中，电势处处相同；C C、沿电场线方向电场强度一定越来越小；沿电场线方向电场强度一定越来越小；D D、电势降低的方向就是电场线的方向。电势降低的方向就是电场线的方向。最快最快错错错错正确答案正确答案:B练习：图中实线表示电场线，虚线表示等势面，练习：图中实线表示电场线，虚线表示等势面，过过a.ba.b两点的等势面的电势分别为两点的等势面的电势分别为40V40V、20V20V，那么那么abab连线的中点的电势值为连线的中点的电势值为 （）（）A A 等于等于30V B 30V

11、 B 大于大于30V30VC C 小于小于30V D 30V D 无法确定无法确定提示提示:注意是否匀强电场注意是否匀强电场答案答案:c第12页，本讲稿共28页 练练习习：a a、b b、c c、d d是是匀匀强强电电场场中中的的四四个个点点，它它们们正正好好是是一一个个矩矩形形的的四四个个顶顶点点电电场场线线与与矩矩形形所所在在平平面面平平行行已已知知a a点点的的电电势势为为20 20 V V，b b点点的的电电势势为为24 24 V V，d d点点的的电电势势为为4 4 V V，如如右右图图所所示示由此可知由此可知c c点的电势为点的电势为()A4 VB8 VC12 V D24 V解解析

12、析：由由匀匀强强电电场场特特点点知知，在在匀匀强强电电场场中中，由由于于U UEdEd，所所以以任任意意一一簇簇平平行行线线上上等等距距离离的的两两点点的的电电势势差差相相等等，因因此此U UababU Udcdc，c c点电势为点电势为8 V8 V，B B正确正确答案：答案：B B第13页，本讲稿共28页【跟跟踪踪发发散散】1 11 1：平平行行的的带带电电金金属属板板A A、B B间间是是匀匀强强电电场场如如右右图图所所示示，两两板板间间距距离离是是5 5 cmcm，两板间的电压是，两板间的电压是60 V.60 V.(1)(1)两板间的场强是多大？两板间的场强是多大？(2)(2)电电场场中

13、中有有P P1 1和和P P2 2两两点点，P P1 1点点离离A A板板0.5 0.5 cmcm，P P2 2点点离离B B板板也也是是0.5 0.5 cmcm，P P1 1和和P P2 2两两点点间间的的电电势势差差多大？多大？(3)(3)若若B B板接地，板接地，P P1 1和和P P2 2两点的电势各是多少伏？两点的电势各是多少伏？第14页，本讲稿共28页(2)P(2)P1 1、P P2 2两点间沿场强方向的距离：两点间沿场强方向的距离：dd4 cm4 cm所以所以U UP P1 1P P2 2EdEd1.2101.2103 34104102 2 V V48 V.48 V.(3)B(3

14、)B板板接接地地，即即选选B B板板电电势势为为零零，电电场场中中某某点点的的电势就等于这点与电势就等于这点与B B板的电势差，即板的电势差，即P1P1EdEd1 11.2101.2103 34.5104.5102 2 V V54 V.54 V.P2P2EdEd2 21.2101.2103 30.5100.5102 2 V V6 V.6 V.答答案案：(1)1.210(1)1.2103 3 V/mV/m(2)48(2)48 V V(3)54(3)54 V V6 V6 V第15页，本讲稿共28页 如如右右图图所所示示的的电电场场，等等势势面面是是一一簇簇互互相相平平行行的的竖竖直直平平面面，间间

15、距距均均为为d d，各各面面电电势势已已在在图图中中标标出出，现现有有一一质质量量为为m m的的带带电电小小球球以以速速度度v v0 0与与水水平平方方向向成成4545角角斜斜向向上上射射入入电电场场，要要使使小球做直线运动求：小球做直线运动求：(1)(1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？小球应带何种电荷？电荷量是多少？(2)(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？在入射方向上小球最大位移量是多少？(电场足够大电场足够大)第16页，本讲稿共28页解析：解析：(1)(1)作电场线如图甲所示，由题意，只有当作电场线如图甲所示，由题意，只有当F F与与v v0 0在一在一条直线上时才可能使小球做直线

16、运动只有小球受到向左的电场条直线上时才可能使小球做直线运动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，如图乙力，电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上，如图乙所示，所以小球带正电，小球沿所示，所以小球带正电，小球沿v v0 0方向做匀减速运动，由方向做匀减速运动，由第17页，本讲稿共28页【反思总结反思总结】物体做直线运动的条件是合力物体做直线运动的条件是合力为零或合力与速度方向在同一直线上，从而确为零或合力与速度方向在同一直线上，从而确定电场力的大小和方向，可与牛顿第二定律、定电场力的大小和方向，可与牛顿第二定律、动能定理、功能关系相结合，解题思路和步骤动能

17、定理、功能关系相结合，解题思路和步骤与力学中完全相同与力学中完全相同第18页，本讲稿共28页【练练习习】如如右右图图所所示示，两两块块不不带带电电的的竖竖直直平平行行金金属属板板相相距距为为d d，一一个个重重为为G G的的带带电电小小球球在在重重力力作作用用下下在在两两板板间间竖竖直直下下落落，此此时时小小球球的的运运动动轨轨迹迹是是ABAB，当当两两板板间间加加上上电电压压U U时时，小小球球受受力力方方向向变变成成沿沿BCBC方方向向，则则此此小小球球所所带的电荷量应是带的电荷量应是()答案：答案：C 第19页，本讲稿共28页3.3.如如图图所所示示为为匀匀强强电电场场中中的的一一簇簇等

18、等势势面面，若若A A、B B、C C、D D相相邻邻两两点点间间的的距距离离都都是是2 2 cmcm，则则该该电电场场的的场场强强为为_；到到A A点点距距离离为为1.5 1.5 cmcm的的P P点点的的电电势势为为_；该该电电场场的场强方向为的场强方向为_第20页，本讲稿共28页第21页，本讲稿共28页4.4.如如右右图图所所示示，在在匀匀强强电电场场中中有有A A、B B两两点点，间间距距为为2 2 cm.cm.两两点点的的连连线线与与场场强强方方向向成成6060角角，将将一一个个带带电电量量为为2102105 5 C C的的电电荷荷由由A A移移到到B B，其电势能增加了，其电势能增

19、加了0.1 J0.1 J则：则：(1)(1)在在此此过过程程中中，电电场场力力对对该该电电荷荷做做了了多多少少功功？(2)(2)A A、B B两点间的电势差为多少？两点间的电势差为多少？(3)(3)匀强电场的场强为多大？匀强电场的场强为多大？第22页，本讲稿共28页答案：答案：(1)0.1 J(2)5 000 V(3)5105 V/m 第23页，本讲稿共28页5 5水平放置的两平行金属板相距为水平放置的两平行金属板相距为d d，充，充电后，其间形成匀强电场，一带电荷量为电后，其间形成匀强电场，一带电荷量为q q，质量为，质量为m m的液滴从下板边缘射入电场，并的液滴从下板边缘射入电场，并沿直线恰从上板边缘射出，如下图所示，沿直线恰从上板边缘射出，如下图所示，求两金属板间的电势差为多少？求两金属板间的电势差为多少？第24页，本讲稿共28页第25页，本讲稿共28页小结：小结：一、电势差与电场强度的关系一、电势差与电场强度的关系 ：说明：说明：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 二、有关于计算场强的三个公式：二、有关于计算场强的三个公式：（适用于任何电场）（适用于任何电场）（只适用于点电荷）（只适用于点电荷）（只适用于匀强电场）（只适用于匀强电场）第27页，本讲稿共28页第28页，本讲稿共28页