2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第一章 第五节 电场强度与电势差的关系

(课件网) 第五节　电场强度与电势差的关系 1．电场强度与电势差的区别 (1)物理意义不同：电场强度 E 描述电场_____的特征， 电势差 U 描述电场_____的特征． (2)E 是_____量，U 是_____量． (3)表达式不同：E＝_____，U＝_____. (4)单位不同：E 为_____，U 为_____． 力 能 矢 标 Ed V/m V 2．电场强度与电势差的关系 (1)在匀强电场中 E＝_____. 说明：①U 表示 A、B 两点间的电势差，d 表示 A、B 两点 _____方向的距离，或两点_____间的距离． ②此式只适用于_____电场． (2)电场中，电势降落最快的方向为_____． (3)在匀强电场中，场强在数值上等于_____每单位 距离上的电势差． 沿场强 在场强方向上的投影 匀强 电场强度的方向 沿电场方向 知识点 1 电场强度和电势差的关系 1．若沿场强方向移动电荷 如图 1－5－1 表示某一匀强电场的等势面和电场线．沿场 强方向把正电荷 q 由 A 点移动到 B 点，设 A、B 两点间的距离 为 d，电势差为 U，场强为 E.则电场力所做的功： 图 1－5－1 (3)U＝Ed和E＝ 的适用条件是：_____. 从力的角度： W＝_____＝_____① 从能的角度： W＝_____② 由 ① ② 两 式 得 ： U ＝ _____ 或 E ＝ _____(d 为 _____) 结论：(1)在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等 于_____． (2)在匀强电场中，场强在数值上等于_____ _____. U d (4)单位关系：1 V/m ＝1 N/C. Fs qEd Uq Ed 沿场强方向的距离 电场强度和两点间距离的乘积 沿场强方向每单位 距离上降低的电势 匀强电场 2．若不是沿场强方向移动电荷 如图 1－5－2，在匀强电场 E 中，有相距为 L 的 A、B 两点， 两点连线与场强方向成α角．则 A、B两点间的电势差为 U＝EL， 对不对？ 图 1－5－2 答案：把正电荷从 B′点移动到 B 点的过程中，与电场力 方向垂直，故在此方向上电场力不做功，因此把正电荷从 A 点 移动到 B 点电场力所做的功相当于把正电荷从 A 点移动到 B′ 点电场力所做的功． 从力的角度：W＝Fs＝qELcosα＝qEd 从能的角度：W＝qUAB 故 A、B 两点之间的电势差为 UAB＝ELcosα＝Ed. 与这两点沿电场线方向的距离的比值，即E＝ . 1．电势差和电场强度的关系的三种说法 (1)在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点 沿电场线方向的距离的乘积，即 U＝Ed. (2)在匀强电场中电场强度的大小等于某两点间的电势差 U d (3)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． ＝ 2．对公式 U＝Ed 的理解 (1)公式 U＝Ed 中 d 必须是沿场强方向的距离，如果电场中 两点不沿场强方向，d 的取值应为在场强方向的投影，即为电 场中该两点所在的等势面的垂直距离． (2)由 U＝Ed 推出的三个结论． ①在匀强电场中，与电场方向不垂直的任 意一条直线上两点间的电势差大小之比等 于直线上相应间距之比．结合图 1－5－3， 此结论可用公式表达如下： UAB UCD AB CD . 图 1－5－3 ②在匀强电场中，在与电场方向不垂直的任意两条平行直 线上分别取间距相等的两点 A、B 和 C、D，则有 UAB＝UCD， 如图 1－5－4 所示． ③如图1－5－5所示，若 ABcosα＝CDcosβ，即AB 和CD 在匀强电场方向的投影长度相等，则 UAB＝UCD. 图 1－5－4 图 1－5－5 【例 1】平行的带电金属板 A、B 间是匀强电场，如图 1－ 5－6 所示，两板间距离是 5 cm，两板间的电压是 60 V. 图 1－5－6 (1)两板间的场强是多大？ (2)电场中有 P1 和 P2 两点，P1 点离 A 板 0.5 cm，P2 点离 B 板也是 0.5 cm，P1 和 P2 两点间的电势差多大？ (3)若 B 板接地，p1 和 p2 两点的电势各是多少伏？ U d E＝—＝ 5×10 解：(1)两板间是匀强电场，由 U＝Ed 可得两板间的场强为 60 V －2 m ＝1.2×103 V/m. (2)P1P2 两点间沿场强 ... ...