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

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1、第十章 静电场中的能量第3节 电势差与电场强度的关系+-电场电场强强度度大大处等势面处等势面密密，电电场强场强度度小小处等势面处等势面疏疏，这是为什么呢？，这是为什么呢？电场力电场力F电场强度电场强度E=点电荷电场点电荷电场电场力做功电场力做功WW=Flcos电势能电势能Ep 电势电势 WAB=EpA-EpB WA0=EpA电势差电势差UAB=？EA+Bqd电势差电势差与与电场强度电场强度的关系推导：的关系推导：=qEdAB WAB=qUAB UAB=EdAB 或或 E=UAB/dABWAB=FdAB F若不沿电场方向若不沿电场方向取点，还成立吗？取点，还成立吗？电场力电场力F电场强度电场强度

2、E=点电荷电场点电荷电场电场力做功电场力做功WW=Flcos电势能电势能Ep 电势电势 WAB=EpA-EpB WA0=EpA电势差电势差UAB=？电势差电势差与与电场强度电场强度的关系推导：的关系推导：=qEdAB WAC=qUAC UAB=EdAB 或或 E=UAB/dABWAC=FlcosFEA+BqdCl)=FdAB =q(A-C)=q(A-B)=qUAB 非匀强电场非匀强电场成立吗？成立吗？电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系:（适用于（适用于匀强匀强电场）电场）电场强度的另一个单位：电场强度的另一个单位：伏伏/米米（V/m）电场强度数值电场强度数值=如何证明：如何证明：1V

3、/m=1N/C沿电场线方向的距离！沿电场线方向的距离！或或 N/C思考思考1：计算时代入正负号吗？计算时代入正负号吗？UAB=EdAB 或或 E=UAB/dABUAB=EdAB通常取正值通常取正值沿电场方向沿电场方向每单位距离每单位距离上上降低的电势差降低的电势差电场力电场力F电场强度电场强度E=点电荷电场点电荷电场电场力做功电场力做功WW=Flcos电势能电势能Ep 电势电势 WAB=EpA-EpB WA0=EpA电势差电势差UAB=UAB=EdAB电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系:（适用于（适用于匀强匀强电场）电场）电场强度的另一个单位：电场强度的另一个单位：伏伏/米米（V/m

4、）电场强度数值电场强度数值=或或 N/CUAB=EdAB 或或 E=UAB/dAB沿电场方向沿电场方向每单位距离每单位距离上上降低的电势差降低的电势差例例1.在相距为在相距为d=10cm的带有等量异种电荷的水平放置的平行板间，有相距的带有等量异种电荷的水平放置的平行板间，有相距L=10cm的的AB两点，其连线与板面成两点，其连线与板面成30o角，角，B距下极板距下极板l=2cm。已知。已知比荷比荷为为10-2C/kg的带电的带电粒子粒子恰能静止恰能静止在两板间的某点。则：在两板间的某点。则：（1）AB两点间的电势差两点间的电势差？-+ABL=10cm（3）将）将质子质子从从B移至移至O点，电场

5、力做功多少点，电场力做功多少？（4）UBA、UCA、UDA相等吗？哪条路线电势降低的最快相等吗？哪条路线电势降低的最快？50V 1.2810-17J（2）如果上板接地，）如果上板接地，A点的电势值多少？点的电势值多少？30VOCD沿电场线方向的距离！沿电场线方向的距离！EACBD结论：结论：在匀强电场中，在匀强电场中，沿电场线方向沿电场线方向电势降低的电势降低的最快最快！即沿不同方向移动即沿不同方向移动相同路程相同路程时，沿电场线方向电势降的时，沿电场线方向电势降的最多最多思考：思考：哪条路线电势降低的最快？哪条路线电势降低的最快？思考思考3：点电荷周围等势面的分布，人们习惯让两个相邻的等势面

6、间电势差相等，点电荷周围等势面的分布，人们习惯让两个相邻的等势面间电势差相等，为什么间距不相等？为什么间距不相等？ABC 思考思考2：匀强电场中，沿电场线方向任意匀强电场中，沿电场线方向任意相等距离相等距离的电的电势差势差相等相等吗吗？U=Ed U=E dEABdCdUAB=UBC+UAB=UBC思考思考4：电场强度大的的地方电势是否一定高？电场强度大的的地方电势是否一定高？+AB-CDABCD结论结论1：E大处大处不一定高（低）；不一定高（低）；高处高处E不一定大（小）不一定大（小）EA EB，A B EC ED，C D 思考思考5：电场强度为零的点电势一定为零吗？电场强度为零的点电势一定为

7、零吗？结论结论2：E为零处，为零处，不一定为零；不一定为零；为零处为零处E不一定为零不一定为零电场强度电场强度E与电势与电势 无直接关系！无直接关系！O OO O对对O点：点：对对O点：点：E=0，0 =0E 0，巩固与练习巩固与练习例例1.如如图图所所示示，A、B、C、D是是匀匀强强电电场场中中一一正正方方形形的的四四个个顶顶点点。已已知知A、B、C三三点点的的电电势势分分别别为为A=15V，B=3V，C=-3V，求求D点的电势点的电势D？ABCDEacbdegf等势面一定与电场线垂直！等势面一定与电场线垂直！匀强电场的等势面互相平行！匀强电场的等势面互相平行！电势差相等的面间距相等！电势差

8、相等的面间距相等！15V3V-3V3V9V9V巩固与练习巩固与练习例例2.如如图图所所示示，真真空空中中平平行行金金属属板板M、N之之间间的的距距离离d为为0.04m，有有一一个个210-15kg的的带带电电粒子位于粒子位于M板旁，粒子的电荷量为板旁，粒子的电荷量为810-15C，给金属板加，给金属板加200V直流电压。直流电压。（1）求带电粒子所受的）求带电粒子所受的静电力静电力的大小。的大小。410-11N（2）求带电粒子从）求带电粒子从M板由静止开始运动到达板由静止开始运动到达N板时的板时的速度速度。v2=2ad（3）如果两金属板距离增大为原来的）如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条

9、件不变，倍，其他条件不变，则上述问题（则上述问题（1）（）（2）的答案又如何？）的答案又如何？40m/sd=2 2d dF=qE=vU=Ed物理意义物理意义适用范围适用范围区别区别公式公式是电场强度大小的是电场强度大小的定义式定义式适用于一切电场适用于一切电场真空中静止点电荷场强的真空中静止点电荷场强的决定式决定式真空中静止点电荷真空中静止点电荷匀强电场中场强与电势差的匀强电场中场强与电势差的关系式关系式匀强电场匀强电场=三个三个场强场强公式的区别公式的区别电势高低电势高低的四种判断方法的四种判断方法判断角度判断方法电场线电场线方向方向公式公式场源电荷场源电荷的正负的正负电势能电势能的大小的大

10、小沿电场线方向电势逐渐沿电场线方向电势逐渐降低降低取无穷远处电势为零，取无穷远处电势为零，正正电荷周围电势为电荷周围电势为 ，负负电荷周围电势为电荷周围电势为 ；靠近；靠近正正电荷处电势电荷处电势 ，靠近，靠近负负电荷处电势电荷处电势正正电荷的电势能电荷的电势能大大处电势处电势高高；负负电荷的电势能电荷的电势能大大处电势处电势低低正正值值负负值值高高低低电势能大小电势能大小的四种判断方法的四种判断方法判断角度判断方法做功做功公式公式电势电势的高低的高低能量守恒能量守恒电场力做电场力做正功正功，电势能，电势能 ；电场力做；电场力做负功负功，电势能，电势能由由Ep=q，将将q、的大小、的大小、正负

11、号正负号代入，代入，Ep 值越大，电势能越大值越大，电势能越大在电场中，若在电场中，若只有只有电场力做功，电荷的动能和电势能相互转电场力做功，电荷的动能和电势能相互转化，化，正正电荷在电荷在高高电势点电势能电势点电势能大大；负负电荷在电荷在低低电势点电势能电势点电势能大大减小减小增加增加动能动能增大增大，电势能电势能减小减小；反之电势能增大；反之电势能增大静电力做功静电力做功的四种求法的四种求法方法公式适用条件定义法定义法功能关系功能关系电势差电势差动能定理动能定理W=Flcos=qElcos匀强电场匀强电场WAB=EpA-EpB=-Ep WAB=qUAB W电电+W其他其他=Ek一切电场一切电场一切电场一切电场一切电场一切电场