1.6 电势差和电场强的关系

电势差与电场强度的关系电势差和电场强度是电学中的两个重要概念，它们之间存在紧密的联系和相互依赖关系。

本文将探讨电势差和电场强度之间的关系，并从不同角度分析其含义和作用。

一、电势差和电场强度的定义及关系首先，我们来了解一下电势差和电场强度的基本定义。

电势差是指在电场中两点之间的电势能差，也可以理解为单位正电荷从一个点移到另一个点所做的功。

电势差的单位是伏特（V）。

而电场强度则表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小，即单位正电荷所受到的力的大小。

电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C）。

电势差和电场强度之间存在着紧密的联系，它们是相互依赖的。

电场强度是导致电势差产生的根本原因，电势差则是电场强度所表现出来的物理量。

换句话说，电势差是电场强度作用下产生的一种势能差。

由于电荷在电场中受到电场力的作用，当电荷从一个点移动到另一个点时，它所具有的势能会发生改变，从而形成了电势差。

二、电势差和电场强度的数学关系电势差和电场强度之间存在一种数学关系，可以通过求解求解电场强度的积分来得到电势差的表达式。

具体来说，设电场强度为E，在一个从A点到B点的路径上，我们可以通过求解沿路径的电场强度的积分来得到电势差∆V。

数学表达式可以表示为∆V = ∫E·ds，其中∆V表示从A点到B点的电势差，E表示沿路径的电场强度，ds表示路径上的微小位移。

由于电势差∆V与路径有关，因此在求解电势差时需要明确路径的选择。

一般情况下，我们选择的路径是正电荷从A点移动到B点的最优路径，即在此路径上所需做的功最小。

在这种情况下，电势差与路径的选择无关，只与起点和终点有关。

三、电势差和电场强度的物理意义电势差和电场强度在物理上都有着重要的意义。

电势差反映了电场力对电荷的作用能力，也就是说，电势差越大，表示力的作用更强，电荷所具有的势能差也就越大。

另外，电势差还可以用来描述电能转化的尺度，因为电势差与电荷之间的电能转化关系是紧密联系的。

而电场强度则反映了电场力的强弱程度，它是用来描述电荷间相互作用的力的大小。

实验二部（高一）物理组集体备课发言材料1.6电势差与电场强度的关系教材分析：电势差与电场强度是本章重要的概念，它们分别描述了电场的两大性质：能的性质和力的性质，前者是标量，后者是矢量，但通过静电力做功在两者之间建立了联系，因此本节内容起一个桥梁、纽带的作用，将电场的两大性质联系了起来。

教学过程中，对于非匀强电场，只要求学生定性了解电势差与电场强度的关系；对于匀强电场，也只要求学生了解它们的定量关系式。

对于这节课的教学，首先利用在匀强电场中移动电荷时电场力做功的两种计算方法，建立起电势差与电场强度间的关系，然后再利用所建立起来的关系解决相关的问题，以达到帮助学生确认与理解上述关系的目的 学情分析：学生前面已经学过了电场强度、电场力、电势差以及电场力所做的功，两种 求电场力的功的方法学生也相对比较熟悉，本节课主要是公式 的使用条件以及应用。

教学过程 ： 一、回忆复习 二、新课教学1.探究电势与电场强度的关系2.探究电势差与电场强度的关系3.问题与练习4.拓展练习5.小结AB U E d通过提问学生，得出以下结论：）如图所示，匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移W为多少？（由学生自己推导，教（教学设想：间沿着电场线的距离为d，则点静电力所做的功W：=qEd适用于匀强电场的计算，但对于某些非1.7静电现象的应用教材分析：前面几节学习了静电场基本性质，以及与此有关的概念、规律、描述方法等。

从这节开始讨论相关运用。

其中，静电平衡和尖端放电是两个重要的静电现象。

而运用所学静电场知识分析它们，则是体现学以致用的很好教学材料。

通过本节教学，一方面，学生可以加强对静电场知识的理解、掌握和运用；另一方面，学生可以体会到“物理处处有生活，生活处处有物理”的学科体验，从而激起学习兴趣。

因此，在分析静电平衡的特征和了解尖端放电原理后，应该着重讨论它们的实际生活中的运用，例如避雷针、静电屏蔽等。

学情分析：《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。

第六讲电势差与电场强度的关系一、知识框图：二、重点详解：1.匀强电场中电势差与电场强度的关系：⑴.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。

⑵.公式：UAB=Ed2.场强E的另一种表述：⑴.在匀强电场中，电场强度在数字上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。

⑵.公式：E=UAB d⑶.单位：伏[特]每米（V/m）。

1V/m=1N/C。

3.场强、电势差的区别：三、题型归纳：【电势差与电场强度的关系】1.关于匀强电场电势差和场强的关系，错误的说法是（）A.在相同距离的两点上，电势差大的其场强也必定大；B.任意两点间的电势差等于场强和这两点距离的乘积；C.电势减小的方向必定是场强的方向；D.沿电场线的方向任意相同距离上的电势差必定相等。

2.下列对于公式E=Ud的理解，错误的是（）A.它仅适用于匀强电场；B.在匀强电场中，场强的数值等于每单位距离上降低的电势；C.场强的另一单位V/m，适用于任何电场；D.只要测出两点的电势差和两点的间距，就可算出电场强度。

3.如图所示，MN是一负的点电荷电场中的一条电场线，场强方向由M指向N，ab=bc，a、b、c三点的场强和电势分别为E a、E b、E c和f a、f b、f c，则下列关系正确的是（）A.E a＞E b＞E c；B.E a=E b=E c；C.f a＞f b＞f c；D.f a-f b=f b-f c。

4.AB是电场中的一条电场线，若将一负电荷从A点处自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图所示，则A、B两点的电势高低和场强的大小关系是（）A.f A＞f B，E A＞E B；B.f A＞f B，E A＜E B；C.f A＜f B，E A＞E B；D.f A＜f B，E A＜E B。

5.如上图为某一电场的电场线和等势面分布，其中图中实线表示电场线，虚线表示等势面过a、b两点的等势面电势分别为φa=5V，φC=3V那么a、c连线的中点B的电势φb为（）A.φb=4V；B.φb>4V；C.φb<4V；D.上述情况都有可能。

1.6 电势差与电场强度的关系一电势差与电场强度的关系1.公式 U=Ed 推导如图所示，匀强电场中，正电荷 q 在静电力作用下从 A 点沿电场方向移动到 B 点，A、B 间距离为 d ，电势差为 U AB，场强为 E 。

把正电荷 q 从 A 点移到 B 点时，静电力 qE 所做的功为 W=qEd 。

利用电势差和做功的关系，这个功又可表示 W=qU AB，比较这两个式子，可得 W=qEd=qU AB，得到公式 U=Ed 。

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.使用条件：此公式只适用于匀强电场。

4.对公式 U=Ed 的理解（1）公式中 d 必须是沿场强方向的距离。

当电场中的两点不在同一条电场线上时， d 应为两点在场强方向上的投影的距离，亦为电场中的两点所在的等势面的垂直距离。

可以定性分析某些问题。

例如，等差（2）对于非匀强电场，用公式 E=Ud等势面 E 越大， d 越小，因此可以断定等差等势面越密的地方电场强度越大。

如图所示，在点电荷的电场中有 A、B、C 三点，AB=BC ，要求比较 U AB与 U BC的大小时，可以利即 U=Ed 定性说明。

AB 段电场强度 E AB比BC 段的电场强度 E BC大，故|U AB|＞ |U BC|.用 E=Ud(3)跨步电压：地下电缆漏电、高压电线断裂后触地等情况，都会在地面上形成以漏点处为圆心的辐射状电场，沿电场方向任意两点之间就会有电势差。

若有人处在其中，在人沿远离漏点处跨步逃离的情况下，两脚间就有一电压，即“跨步电压”，人就会触电。

人若不动就不会触电，若要逃离的话，就要采用袋鼠式走动的方式，即用跳跃的方式逃离，就可以避免“跨步电压”。

二电场强度的另一种描述1.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间沿电场强度方向距离的比值。

2.公式：E=Ud3.大小：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。

6.电势差与电场强度的关系【问题探究】【基础导学】一、电势差与电场强度的关系式 1．大小关系：U ＝Ed 或E ＝Ud推导过程如下：如右图所示，在匀强电场中，把一点电荷q 从A 移到B ，则电场力做功为：W AB ＝qU AB .另外，由于是匀强电场，电荷所受电场力为恒力，其对电荷做功也可由求功公式直接求解，W AB ＝F ·s AB ·cos θ＝qE ·AB ·cos θ＝qEd . 两式相比较，得：E ＝U AB d或U AB ＝Ed这就是匀强电场中的电势差与电场强度的关系，其中d 为移动电荷的始末位置沿电场线方向的距离，即匀强电场中两等势面间的距离．2．方向关系：场强的方向就是电势降低最快的方向．由于电场线跟等势面垂直，只有沿电场线方向，单位长度上的电势差才最大，也就是说电势降落最快的方向为电场强度的方向．但电势降落的方向不一定是电场强度方向． 二、从电势差的角度理解电场强度 1．由公式U AB ＝Ed 得E ＝ . 2．公式适用于 电场强度的计算．3．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 方向距离的比值． 4．电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的 ．【知识拓展】1．对公式U ＝Ed 的理解(1)从变形公式E ＝Ud 可以看出，电场强度越大，说明沿电场线方向电势差越大，表明电势降落的越快，因此电场强度除了能描述电场的力的性质外还有另一个物理意义，那就是：电场强度是描述电场中电势降落快慢的物理量，也同时说明，沿电场线方向电势降落最快． (2)公式中的d 可理解为匀强电场中两点所在等势面之间的距离，从图的分析可知，在匀强电场中，沿任意方向上以及与之平行的方向上、相等的长度上，电势降落相等．例如在下图中MN 方向上，相等长度电势降落相等．(3)对于非匀强电场，用公式E ＝Ud 可以定性分析某些问题．例如等差等势面E 越大处，d 越小．因此可以断定，等差等势面越密的地方电场强度也越大．现在举例来说明公式E ＝Ud 在非匀强电场中的应用．如右图所示，A 、B 、C 是同一电场线上的三点，且AB ＝BC ，由电场线的疏密程度可以看出E A ＜E B ＜E C ，所以AB 间的平均场强比BC 间的小，即EAB ＜EBC ，又因为U AB ＝AB ·E AB ，U BC ＝BC ·E BC ，所以U AB ＜U BC .2．电场强度与电势差的比较 物理量 电势差U电场强度E定义(1)电场中任意两点的电势之差，U AB ＝φA －φB(2)电荷在电场中两点间移动时， 静电力所做的功跟电荷量的比值放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值定义式 U ＝W qE ＝F q意义 描述了电场的能的性质描述了电场的力的性质 大小 数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时，静电力所做的功 数值上等于单位电荷受到的力方向 标量，无方向规定为正电荷在该点所受静电力的方向联系在匀强电场中有U ＝Ed3．对三个电场强度公式E ＝F q 、E ＝kQ r2、E ＝Ud 的理解与认识区别公式 物理含义 引入过程适用 范围 说明E ＝F q是电场强度大小的 定义式F ∝q ，E 与F 、q 无关， 反映的是电场的性质 任何 电场 定义式中q 为试探电荷的电荷量E ＝k Q r 2是真空中点电荷场强 的决定式 由E ＝Fq和库仑定律导出点电荷形 成的电场 Q 为场源电荷的电荷量，E 表示 跟点电荷相距r 处的某点的场强 E ＝U d是匀强电场中场强 的决定式由F ＝qE 和W ＝qU 导出匀强 电场U 为沿电场线方向上相距为d 的 两点间的电势差【考点】图 1图 2图 4 1、（匀强电场中电场强度与电势差的关系）例题1：关于匀强电场中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场强和这两点间距离的乘积B ．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等C ．电势降低的方向必是场强方向D ．在相同距离的两点上，电势差大的其场强也大 答案B2、（用Ed U =或dUE =定性分析非匀强电场中场强与电势差的关系）例题2：如图1所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a 、b 两点的电势分别为V A 50-=ϕ，V B 20-=ϕ，则a 、b 连线的中点c 的电势ϕ应为（ B ） A ．V C 35-=ϕ B ．V C 35->ϕ C ．V C 35-<ϕ D ．无法判断C ϕ的高低答案B3、（用Ed U =或dUE =求电势差或场强） 例题3：平行的带电金属板A 、B 间是匀强电场，如图2所示，两板间距离是5cm ，两板间的电压是60V ，问：（1）两板间的场强是多大？（2）电场中有P 、Q 两点，P 点离A 板的距离为0.5 cm ，Q 点离B 板的距离为0.5 cm ，求P 、Q 两点之间的电势差为多少？ （3）若B 板接地，P 、Q 两点的电势为多少？(（1）m V /102.13⨯ （2）48V （3）54V 6V)4、（场强三公式的区别与应用）例题4：如图3所示为一个水平方向的匀强电场，场强为m V /1093⨯，在电场内某水平面上一个做半径为10cm 的圆，在圆周上取如图所示的A 、B 、C 三点，另在圆心O 处放置电荷量为C 8-10的正点电荷，求： （1）A 、B 两点间的电势差；（2）C 点电场强度的大小和方向。

电势差和电场电势差和电场强度的关系电势差和电场电势差与电场强度的关系电势差和电场电势差以及电场强度是物理学中与电场有关的重要概念。

电势差是描述电场中两点电势差异的物理量，而电场强度则是描述电场的物理量。

本文将探讨电势差和电场电势差与电场强度之间的关系。

一、电势差的定义和计算电势差是指在电场中两点之间单位电荷所具有的能量差。

在国际单位制中，电势差的单位是伏特（V）。

电势差的计算公式为：V = W / q其中，V代表电势差，W代表电场中电荷受力所做的功，q代表电荷。

二、电势差和电场电势差的关系电势差和电场电势差是用来描述电场中不同点之间电势的概念。

在电场中，电势差和电场电势差之间存在着一定的关系。

根据物理学中的定义和公式，电场电势差可以通过电势差进行计算。

电场电势差的计算公式为：Δφ = φ2 - φ1其中，Δφ代表电场电势差，φ2和φ1分别代表两点的电势。

通过电场电势差的定义可以看出，电场电势差等于两点的电势差。

这意味着电场电势差即为两点间电势差的差异。

三、电场强度的定义和计算电场强度是描述电场在某一点产生的电场力的强度的物理量。

在国际单位制中，电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C）。

电场强度的计算公式为：E =F / q其中，E代表电场强度，F代表电场力，q代表电荷。

四、电场强度与电势差的关系电场强度与电势差之间存在着一定的关系。

根据电势差和电场强度之间的定义和公式，我们可以得出以下的关系：在电场中，电场强度的方向是电势下降的方向。

根据公式可以看出，电场强度与电势差之间的关系可以通过以下公式表示：E = -Δφ / Δx其中，E代表电场强度，Δφ代表电场电势差，Δx代表两点间的距离差。

由此可见，电场强度与电势差之间成负相关关系。

总结：电势差和电场电势差是用来描述电场中不同点之间电势差异的概念，而电场强度是描述电场的物理量。

电势差可以通过电场电势差计算得出，而电场强度则与电势差成负相关关系。

电场强度的方向是电势下降的方向。

电势差与电场强度的关系及公式电势差（电压）和电场强度是描述电场特性的两个重要物理量。

它们之间存在着密切的关系，可以用数学公式进行描述。

首先，电势差（电压）是指沿电场中的两点之间所具有的电势能差。

在单位正电荷从一个点移动到另一个点所经历的能量变化即为电势差。

电势差的单位是伏特（V），表示为ΔV。

电场强度（电场）是指单位正电荷在电场中所受到的力。

电场强度的方向是指正电荷所受到的力的方向，与正电荷在电场中的运动方向一致。

电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C），表示为E。

电势差和电场强度之间的关系由下面的公式给出：ΔV = -∫E · dl其中，ΔV表示电势差，E表示电场强度，dl表示路径元素的微小位移。

这个公式可以解释为，沿着电场中的路径，对电场是否是力所做的功。

在电场强度E为常数的情况下，上述公式可以简化为：ΔV=E·d其中，ΔV表示电势差，E表示电场强度，d表示路径的长度。

这个公式表明，在电场强度为常数的情况下，电势差与路径的距离成正比。

从这个公式可以看出，电势差与电场强度之间的关系具有线性关系，从而意味着电势差与电场强度之间存在着直接的比例关系。

另外，根据高斯定理，电势差和电场强度也可以通过电场的电荷分布来计算。

公式如下：ΔV=∫E·dA/ε0其中，ΔV表示电势差，E表示电场强度，dA表示面积元素，ε0为真空介电常数。

这个公式表示，电势差等于电场强度在离散电荷分布的每个面元上的面积分之和。

根据高斯定理，可以对整个电荷分布进行积分计算。

综上所述，电势差与电场强度有密切的关系，其关系可以用数学公式进行描述。

电势差与电场强度之间的关系是线性的，即电势差与电场强度成正比。

同时，根据高斯定理，电势差和电场强度也可以通过电荷分布来计算。

这些公式为我们研究和应用电场提供了有力的工具。