2018高中物理人教版选修3-1：1.6 电势差及电场强度的关系 课件(41张)

E
40v 20v 0 -20v
两个重要的推论
1．在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的 端点间的电势差相等。 当线段与场强平行时，由 U＝Ed 可知，d 相等，U 相同；当线段与场强不平行时，只要沿场强方向的长度 相等，U 相同。如图所示，▱ABCD 中，UAB＝UDC，UBC ＝UAD。
例题：如图示，A、B、C、D是匀强电场中一正 方形的四个顶点。已知A、B、C三点电势分别 为ΦA=12V,φB=3v,Φc=3v.由此可知D点电势 ΦD=______V.
说明： ①只适用于匀强电场 ②d ：沿场强方向的距离
③：由 表明： 在匀强电场中，场强 d 在数值上等于沿场强方向U Ed E
U
例1：如图，在匀强电场中的M、N两点距离为2 cm，
两点间的电势差为5 V,M、N连线与场强方向成60°角， 则此电场的电场强度多大？
E F q
电场力做 功与路径 无关
1、对于求电场力做功的两种途径W=qU和W=qEd ，下 列说法正确的是（ ） A．W=qU只适用于匀强电场，W=qEd适用于任何电场 B．W=qEd只适用于匀强电场，W=qU适用于任何电场
C．它们都适用于任何电场
D．它们都只适用于匀强电场
2、图示为匀强电场中的一组等势面。已知相 邻的两个等势面间的距离为0.1m,则匀强电 场的场强大小为____v/m,方向为_______.
电势差与电场 强度的关系


EP q
电势
U
AB
A B
EP
电势能
W AB qU
AB
电势差
U
W AB E PA E PB
?
电场强度 E
W
电场力的功 电场力
F
电场力做 功与路径 无关
E
F q
电场的两大性质：
①力的性质： 由电场强度描述 可用电场线形象表示
②能的性质： 由电势、电势差描述
M
U d
U MN cos 60
5 2 10
2
. .
N′ 60°
解： 根据 得：
E

E
E
，
0
.N

1 2
500 （ V / m）
4．电场强度三个公式的区别：
区别 公式
E = F q
公式含义
适用范围
是电场强度的定义式
任意电场
Q 是真空中点电荷电场 真空中点电 E=k 2 r 的场强计算公式 荷电场 是匀强电场的场强的 匀强电场 U 计算公式 （d为沿场 E= d 但是可对非匀强电场作定性分析 强方向的距离）
B．UOP＝10sinθ(V) D．UOP＝10cosθ(V)
非匀强电场中应用 U＝Ed 进行定性分析
可用等势面形象表示
一、探究电势与电场强度的关系
问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？ 反之又如何呢？
一、探究电势与电场强度的关系
E大处φ不一定高；φ高处E也不一定大
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？反 之又如何呢？ （若规定无穷远处为零电势点 ）
.
O
.
O
对O点：φ =0，E ≠0 对O点：E=0，φ ≠0 E为零处φ不一定为零，φ为零处E不一定为零
(2012· 试题调研)如图所示，在 xOy 平面内有一个以 O 为 圆心、半径 R＝0.1m 的圆，P 为圆周上的一点，O、P 两点连 线与 x 轴正方向的夹角为 θ。若空间存在沿 y 轴负方向的匀强 电场，电场强度大小 E＝100V/m，则 O、P 两点的电势差可表 示为(
A
)
A．UOP＝－10sinθ(V) C．UOP＝－10cosθ(V)
由此可知，电势降落最快的方向才是电场强度的方向。
如图所示的匀强电场中，有 a、b、c 三点，ab＝5cm， bc＝12cm，其中 ab 沿电场线方向，bc 和电场线方向成 60° 角，一个电荷量为 q＝4×10 8C 的正电荷从 a 移到 b 电场力
－
做功为 W1＝1.2×10－7J。求：
(1)匀强电场的电场强度E。 (2)电荷从b移到c，电场力做的功W2。 (3)a、c两点间的电势差Uac。
等差等势面越密集的地方，电场强度越大。
U
AB
E d
• 电场线的疏密表示电场强度的大小 • 等势面的疏密也可以表示电场强度的大 小


EP q
电势
U
AB
A B
EP
电势能
W AB qU
AB
电势差
U
W AB E PA E PB
U Ed
W
电场力的功 电场力
F
电场强度 E
3V
A 12V Q
D ?V
P
B 3V
E
C 0
[例 3]
如图 1－6－8 所示的方框中为一匀场电场，A、B、
C 三点为电场中的三点，电势分别为 φA＝24 V，φB＝12 V，φC ＝－24 V，试用作图法作出该电场的电场线。
图 1－6－8
(1)连接 AC，并作出 AC 的中点 O； (2)再作出 AO 的中点 O′； (3)连接 O′B； (4)过 A 点作直线 O′B 的垂线 AD，电场 E 的方向由 A→D。
E
W AB qU
AB
U W AB Eqd
AB
Ed
α
E
从力的角度： ＷAB = FLcosα = qELcosα 从能的角度： ＷAB = qUAB 由上两式得： UAB = ELcosα = Ed
U Ed
匀强电场的场强
E
U d
两点间的电势差
电场线方向的距离（等势面间距）
A D
分析：因为B、C两点的电势 相等,故BC为一等势面,所以 A、D也在一等势面上，
ΦD=12V
B C
变化1.若Φc=-6v,其它条件不变，则ΦD=____V. 变化2.若Φc=0,其它条件不变，则ΦD=____V.
A 12V
D ?V
P
B 3V
E
C -6V
因为12-3=3-(-6),所以B与AC中点处电势 相等,即BD在同一等势面上，故为
2．电势随空间位置变化越快，电场强度越强。 Δx 由 v＝ 可知速度是位移对时间的变化率，位移随时间 Δt 变化越快，速度越大；同理由 E＝U/d 可知，电场强度是电势 差对空间位置的变化率，电势随空间变化的快慢，反映了电 场强度的大小，场强方向是电势降落最快的方向。
误区：电势降落的方向与电场强度的方向一致 点拨：由图可知，由 A 点沿 AB、AC、AD、AF 路径移 动，电势均降落，且 UAB＝UAC＝UAD＝UAF，其中 AB 路径电 势降落最快(单位长度上的电势差最大)。