《電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系》PPT課件可編輯.ppt

1.6 電勢差與電場 強(qiáng)度的關(guān)系 電場的兩大性質(zhì)： 力的性質(zhì)： 能的性質(zhì)： 由電場強(qiáng)度 E 描述 可用等勢面形象表示 物質(zhì)存在的兩種方式：實(shí)物和場 物理學(xué)的兩條主線 :力和能 由電勢描述 可用電場線形象表示 靜電 力 （ F=qE) 電場強(qiáng)度（ E） 移動電荷 q做功 (是否到零參考點(diǎn) ) 電勢 能 的變化 (WAB=qUAB) 電勢差（ UAB= ） BA 電勢 ？ 看知識結(jié)構(gòu)圖 兩點(diǎn)間的 電能 =其它形式能的物理量 描述能性質(zhì) 描述電場 力 性質(zhì) 到零參考點(diǎn)定義 :某點(diǎn)電勢 不到零參考點(diǎn)定義兩點(diǎn)間的電勢差 電勢差和電場強(qiáng)度 E存在怎樣 的關(guān)系 就是這一節(jié)課所要研究的課題 功 能 如圖：勻強(qiáng)電場的 場強(qiáng)為 E正電荷 q在靜電力作用下沿 場強(qiáng)方向 A點(diǎn)移動到 B點(diǎn)， A、 B兩點(diǎn)間的距離為 d，電勢 差為 UAB，。則電場力所做的功： 從力的角度： = Fd = qEd 從能的角度： = qU 由 兩式得 : U = Ed d A B E 一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 （通過下面的例子來推算） 1、 在勻強(qiáng)電場中，沿場強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢 差等于場強(qiáng)與這兩點(diǎn)的距離的乘積 U = Ed （ d為沿場強(qiáng)方向上的距離） 2、在勻強(qiáng)電場中， 場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方 向每單位距離上的電勢差 E = U/d 注意 ： U = Ed和 E = U/d的適用條件是： （ 1）勻強(qiáng)電場 （ 2） d是沿場強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的距離。 單位關(guān)系： 1V/m =1N/C A B L 如圖，在勻強(qiáng)電場 E中，有相距為 L的 A、 B兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線與場強(qiáng)方向 成 角。則 A、 B兩點(diǎn)間的電勢差為 U = EL，對不對？ E B d 把正電荷 q不是沿場強(qiáng)方向由 A點(diǎn)移動 到 B點(diǎn)，則電場力所做的功： 從力的角度： AB = FLcos 從能的角度： AB = qUAB 由上兩式得： 如果不是沿場強(qiáng)方向移動電荷？ = qELcos 解析 A、 B兩點(diǎn)連線 L不沿場強(qiáng)方向， 不能直接用 U = EL計算 A、 B兩點(diǎn)間的電勢差。 從力的角度： AB = FLcos = qELcos 從能的角度： AB = qUAB 由上兩式得： UAB = ELcos (Lcos為沿場強(qiáng)方向上 的距離 ) 總結(jié)論： 電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系（種說法） 1、勻強(qiáng)電場中 兩點(diǎn)間的電勢差 等于 電場 強(qiáng)度 與這兩個點(diǎn) 沿電場方向距離 的乘積 UAB = E d 2、在勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的 電勢差與兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向距離的比值 3、 電場強(qiáng)度在 數(shù)值上 等于沿電場方向每單位 距離上降低的電勢 E = UAB d 條件是 :勻強(qiáng)電場、沿電場方向的距離 證明 1V/m=1N/C - = - = - = - 1伏 1米 U=W/q 1焦 /庫 1米 W=FS 1牛米 1庫米 1牛 1庫 比較計算電場強(qiáng)度的公式 是電場強(qiáng)度的 定義式 ，適用于 一切 電場 是電場強(qiáng)度的 決定式 ，適用 點(diǎn)電荷 的電場 是 電場強(qiáng)度和電勢差 的關(guān)系式，適用 勻強(qiáng)電場 . N 60 例 1： 如圖，在勻強(qiáng)電場中的 M、 N兩點(diǎn)距離為 2 cm， 兩點(diǎn)間的電勢差為 5 V,M、 N連線與場強(qiáng)方向成 60 角， 則此電場的電場強(qiáng)度多大？ E M. .N 解： 根據(jù) ， 得： d UE 060c o s MN UE 2 1 102 5 2 ）（ mV /5 0 0 電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向 . 例 2、兩塊相同的金屬板 A、 B水平地平行放置，兩 板的正對面相距 30cm， A、 B板分別跟電源的正、 負(fù)極相連接，電源的電壓為 60V，如圖所示，求： （ 1）兩板間電場的場強(qiáng)的大小和方向。 （ 2）若 A板接地，則 B板電勢為多大？ （ 3）若 C點(diǎn)離 A板的距離 10cm,D點(diǎn)離 B板的距離為 15cm,則 C、 D兩點(diǎn)間的電勢差為多少 A B . .D 答：略 1、如圖， a、 b、 c是一條電場線上的三個點(diǎn)，電場線 的方向由 a到 c, a、 b間的距離等于 b、 c間的距離。用 a 、 b 、 c 和 Ea、 Eb、 Ec分別表示 a、 b、 c三點(diǎn)的 電勢和場強(qiáng)。下列哪個正確？ A.a b c B. Ea Eb Ec C.a b =b c D. Ea=Eb=Ec 課堂練習(xí)： a b c E 2、在電場強(qiáng)度為 600 N/C的勻強(qiáng)電場中， A、 B兩點(diǎn)相 距 5 cm，若 A、 B兩點(diǎn)連線是沿著電場方向時，則 A、 B 兩點(diǎn)的電勢差是 _ V。若 A、 B兩點(diǎn)連線與電場方 向成 60 角時， 則 A、 B兩點(diǎn)的電勢差是 _V； 若 A、 B兩點(diǎn)連線與電場方向垂直時，則 A、 B兩點(diǎn)的電 勢差是 _V。 30 15 0 、如圖所示，兩塊相對的平行金屬板、與電 池相連接，板接地，在距兩板等遠(yuǎn)的一點(diǎn)固定 一個帶正電的點(diǎn)電荷，如果將板向上平移一小段 距離，則（ ） 、點(diǎn)電荷受到的電場力減小 、點(diǎn)電荷受到的電場力增大 、點(diǎn)電荷的電勢能減小 、點(diǎn)電荷的電勢能保持不變 . 例題：如圖示， A、 B、 C、 D是勻強(qiáng)電場中一正 方形的四個頂點(diǎn)。已知 A、 B、 C三點(diǎn)電勢分別 為 A=12V, B=3v,c=3v. 由此可知 D點(diǎn)電勢 D=_V. A B C D 分析：因為 B、 C兩點(diǎn)的電勢 相等 ,故 BC為一等勢面 ,所以 A、 D也在一等勢面上， D=12V 變化 1.若 c= -6v,其它條件不變，則 D=_V. 變化 2.若 c=0, 其它條件不變，則 D=_V. A 12V B 3V C -6V D ?V 因為 12-3=3-(-6),所以 B與 AC中點(diǎn)處電勢 相等 ,即 BD在同一等勢面上，故為 3V P E A 12V B 3V C D 0 ?V P Q E 鞏固練習(xí)： 1.下列說法正確的是 : ( ) A.任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn) 距離的乘積 . B.沿電場線方向 ,任何相同距離上的電勢降 落可能相等。 C.電勢減小的方向必為場強(qiáng)的方向。 D.在相同距離的兩點(diǎn)上 ,電勢差大的其場強(qiáng) 也大 . 當(dāng) 堂 訓(xùn) 練 1.一個點(diǎn)電荷，從靜電場中的 a點(diǎn)移到 b點(diǎn)， 其電勢能的變化為零，則 A a、 b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等 B該點(diǎn)電荷一定沿等勢面移動 C作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動方 向總是垂直的 D a、 b兩點(diǎn)的電勢一定相等 D 2.圖 1中實(shí)線條是一個電場中的電場線， 虛線是一個負(fù)試驗電荷在這個電場中運(yùn)動 的軌跡。如果電荷是從圖中 a處運(yùn)動到 b處， 則以下判斷中正確的是 A電荷從 a到 b，運(yùn)動的加速度變小 B電荷在 b處的電勢能大 C b處的電勢高 D電荷在 b處的速度小 BD 3.如圖 1所示， q1和 q2為兩靜止的等量異 號電荷， MN是電荷連線的中垂線。一帶電 粒子在電場力作用下運(yùn)動到 MN上一點(diǎn) P時 的速度為 v0，方向指向兩電荷連線的中點(diǎn) O。 經(jīng)很短的時間，粒子速度為 v，則有 A v v0 B v=v0 C v v0 D無法確定 C 4.圖中 A B、 C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中，已 知 AC BC， ABC=60 ， BC=20cm把 一個電量 q=10 5C的正電荷從 A移到 B，電 場力做功為零；從 B移到 C，電場力做功為 1.73 10 3J，則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小 和方向是 A 865V m，垂直 AC向左 B 865V m，垂直 AC向右 C 1000V m，垂直 AB斜向上 D 1000V m，垂直 AB斜向下 D 5.如圖 1所示，地面上方有勻強(qiáng)電場，取 場中一點(diǎn) O為圓心在豎直面內(nèi)作半徑 R=0.1m的圓，圓平面與電場方向平行。在 O點(diǎn)固定電量 Q=5 10-4C的正點(diǎn)電荷，將 質(zhì)量為 m=3g，電量 q=2 10-10C的帶電小 球放在圓周上的 a點(diǎn)時，它恰好靜止。若 讓帶電小球從 a點(diǎn)緩慢移至圓周最高點(diǎn) b時， 外力需做多少功？ W外 =9 10-3J 6. 一個 10-5C的電荷從電場外移到電 場內(nèi)一點(diǎn) A，外力克服電場力做功 0.006J，則 A點(diǎn)電勢為多少？如果此 電荷從電場外移到電場內(nèi)另一點(diǎn) B時， 電場力做功是 0.002J，則 AB兩點(diǎn)間 電勢差 UAB為多少？如果有另一個電 量是 0.2C的負(fù)電荷從 A移到 B，則電 場力做正功還是負(fù)功，大小是多少？ 提高練習(xí)： 1.圖示為勻強(qiáng)電場中的一組等勢面。已知相 鄰的兩個等勢面間的距離為 0.1m,則勻強(qiáng)電 場的場強(qiáng)大小為 _v/m,方向為 _. 40v 20v 0 -20v E 2.圖示， A、 B、 C為勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn) ,它們的 連線組成一個直角三角形，且 BC=4cm,AB=5cm. 當(dāng)把電量為 -2 10-9C的點(diǎn)電荷從 B點(diǎn)移到 C點(diǎn)的 過程中 ,電場力做功 8 10-9J,而把該點(diǎn)電荷從 A 點(diǎn)移到 B點(diǎn)需克服電場力做功 8 10-9J,則電場 強(qiáng)度為多大 ? B C E A 電勢差和電場強(qiáng)度的區(qū)別 電場 強(qiáng)度 電勢 差 物理意義 描述電場 力的特征 描述電場 能的特征 矢（標(biāo)）量 物理公式 單位 E=F/q U=W/q 矢量 標(biāo)量 V/m V 第 6節(jié) 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 一、電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系 E大處 不一定高； 高處 E也不一定大 無直接關(guān)系 E為零處 不一定為零， 為零處 E不一定為零 二、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 dEU 27P 作業(yè)： 教科書 （ 1） -（ 3） 三、比較 q r2 E=U/d 的適應(yīng)條件 一、探究電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系 問題 1：電場強(qiáng)度大的地方電勢是否一定高？ 反之又如何呢？ E大處 一定高 E大處 一定低 E大處 不一定高； 高處 E不一定大 一、探究電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系 E大處 不一定高； 高處 E也不一定大 問題 2：電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢一定為零嗎？反 之又如何呢？ （若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn) ） .O 對 O點(diǎn)： E=0， 0 .O 對 O點(diǎn)： =0， E 0 E為零處 不一定為零， 為零處 E不一定為零 二、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 E . B q WU AB AB q ABF / q ABqE / /ABE 若用 d表示 A、 B沿場強(qiáng)方向上的距離， 則： dEU 說明： 只適用于勻強(qiáng)電場 d：沿場強(qiáng)方向的距離