10.3 电势差与电场强度的关系 (共25张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

(课件网) 第十章 静电场中的能量 第3节 电势差与电场强度的关系 电场力做功与路径无关 电势 电势差 电场强度 电场力的功 电场力 电势能 ？ 思考讨论：如图在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，已知A、B之间的电势差UAB，A、B之间的距离为d d q A B E 那么，在这一过程电场力做了多少功？有几种表示方法？ 方法1：根据静电力做功与电势差的关系来计算功：W=qUAB ① 方法2：根据q 所受的静电力来计算功：在匀强电场中静电力 F是恒力 F＝ qE 它所做的功为：W＝Fd＝qEd ② 比较功的两个计算结果①和②，得到UAB ＝ Ed 如果不考虑UAB的正负，把UAB的下标去掉(理解为两点间电压，用U表示)，故有U= Ed。 1．关系式：＝Ed (注：公式中d是两点沿电场方向距离) 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．适用条件：匀强电场． 01 匀强电场中电势差和电场强度的关系 如果 A、B 两点不在同一条电场线上，还能得出以上结论吗？试着进行论证 M E A B + q 解：带电量为q的正电荷由A点移动到B点，根据q 所受的静电力来计算功 WAB＝qELcos = qEd（1） 静电力所做的功与A、B两点的电势差的关系： WAB ＝qUAB （2） 仍可证明：UAB ＝ Ed 4.电场强度与电势差的关系另一表达式 （2）适用条件：匀强电场；不过这一比值在非匀强电场中也有意义，它表示两点间的平均电场强度。 （3）上式不是U=Ed简单的变形，这一变形有丰富的物理内涵。物理意义是在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场强度方向的距离之比。也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。 （1） 单位：N/C或V/m 1 V/m＝1 J/(C·m)＝1N·m/(C·m)＝1 N/C 思考讨论1：为什么电场线密的地方等势线也密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏？ 参考答案：由 知两相邻等势线之间的电势差 U 相同时，电场强度 E 越大的地方，两相邻等势线之间的距离 d 越小，电场强度 E 越小的地方，两相邻等势线之间的距离 d 越大，这就是电场线较密的地方等势线也较密，电场线稀疏的地方等势线也稀疏的原因。 思考讨论2：有同学认为:“根据 ，若A、B两点在d匀强电场的同一等势面上，由于 ，故电场强度为零” 。谈一下你的看法。 提示：该同学分析错误，当A、B在匀强电场同一等势面上时，两点沿电场方向距离d=0。无法用直接计算电场强度，E不等于零。 公式 公式含义 适用范围 电场强度的定义式 任意电场 真空中点电荷电场的场强计算公式 真空中静止点电荷电场 匀强电场的场强的计算公式(为沿场强方向的距离) 匀强电场 【例题】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V 直流电压。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小。 解：两金属板间的电场强度E=，带电粒子所受的静电力F=Eq，则有 F=Eq==N=4×10-11N 【例题】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V 直流电压。 （2）求带电粒子从M 板由静止开始运动到达N 板时的速度。 解：静电力远大于重力2×10-14N，因此重力可忽略不计。 带电粒子运动的加速度a=，设带电粒子到达N板时速度为v。根据匀变速直线运动的速度与时间关系有v2=2ad，则 v==m/s=40m/s 【例题】如图，真空中平行金属板M、 N之间的距离d为0.04m，有一2×10-15 kg 的带电粒子位于M 板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V 直流电压。 （3）如果两金属板距离增大为原来的2 倍， 其他条件不变，则上述问题（1）（2） ... ...