电势差与电场强度GIA

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,匀强电场中场强与电势差的关系,1,电场的两大性质：,力的性质：,能的性质：,由,电场强度,描述,可用电场线形象表示,由电势、电势差描述,可用等势面形象表示,2,电场力（F=Eq),电场强度（E）,移动电荷q做功,电势能的变化W,AB,=qU,AB,电势差（U,AB,= ）,电势,？,3,一、匀强电场中电场强度,与电势差的大小关系,4,问题一、如图所示的匀强电场中，把一正点电荷q从A移到B若沿场强方向移动电荷,电场力做功大小如何？可以有几种计算方法？你能得到什么结论？,从力的角度：,d,A,B,E,= F,S,AB,= qEd,从能的角度,：,= qU,AB,由,两式得,: U = Ed,5,问题二、在这个匀强电场中若不沿场强方向移动电荷？电场力做功大小如何？,从力的角度：= FS,AB,COS,= qEd,d,从能的角度：W=qU,AB, ,两式得,: U = Ed,6,思考1：由U=Ed可以得到什么结论？式中的d指的是什么？ 该式子的适用条件是什么？, 在匀强电场中，任意两点间的电势之差等于电场强度跟这两点沿电场强度方向上的距离的乘积。,d必须是沿着场强方向的距离,这个式子只适用于匀强电场。,7,思考2：,这个式子表示什么含义？从式子中可看出,E,的单位是什么？,在,匀强电场,中，场强等于沿场强方向单位长度上的电势差.,E,的单位为V/m,8,你能证明电场的单位：1V/m=1N/C吗？,- = - =,- = -,1伏,1米,U=W/q,1焦,/,库,1米,W=FS,1牛,米,1库,米,1牛,1库,9,讨论：计算场强的三个计算公式有何区别,10,二、电场强度的方向 与电势变化的关系,11,这一规律用形象的语言描述：,场强方向就是电势降低,最快,的方向！,A,.,.,B,E,.,B,结论：,沿场强方向，在单位长度上的电势差最大,电势降低方向的一定是场强方向吗？,12,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？,解：根据 ，得,=500 V/m.,13,例2、水平放置的彼此靠近的两平行金属板分别与电源的正负极相连接，两极板分别与电源的正负极相连接，两极板相距5cm，如图所示，有一质量为1,10,-9,kg、带电量为-5 10,-12,C的带电物体悬浮其中，若不计空气浮力，要使带电物体处于平衡状态，则：,（1）应在两极板上加多大的电势差？,（2）AB两极板分别带何种电荷，哪块板的电势高？,高压电源,F,G,解：,14,实际应用1：元电荷的测定密立根油滴实验,根据密立根油滴实验装置：你能计算出油滴所带的电荷量吗？,调节极板间电压,U,恰好使某个油滴悬浮，则：,因而，悬浮油滴的电荷量为：,通过实验，密立根发现所有油滴所带电量都是,元电荷,的,整数倍,。,15,实际应用2：,静电植绒,16,例3、如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为10,-8,C的正点电荷从A点移到B点，电场力做功为310,-6,J，将另一电荷量为l0,-8,C的负点电荷从A点移到C点，克服电场力做功310,一6,J。,（1）AB边长为 cm，求电场强度。,（2）画出该电场电场线,A,B,C,E,d,17,在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。,E,结论：,在匀强电场中沿任意方向电势变化都是均匀的（相同长度对应的电势差相同）,A,A,问题讨论：,1、在匀强电场中沿一条直线上相等距离的两点电势差是否相同？,2、在匀强电场中两条平行线段上相等距离的两点间的电势差是否相同,18,例4、A、B、C三点是匀强电场中的三个点，各点的电势分别是U,A,=-4V,U,B,=2V，U,C,=8V，,试画出该匀强电场的电场线分布示意图？,A,C,B,总结：解决这类问题的方法是：,（1）连接三点中电势最高和最低的两点，,（2）在这条连线上找到与第三个点等势的点，从而画出一条等势面，这样可以确定电场线的分布,D,19,练一练：如图所示，ABCD是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为U,A,=40V, U,B,=10V，U,C,=0V在图上画出经过A点的电场线和经过D点的等势面，由此可得D点的电势U,D,为多少？,A,B,D,C,20,总结：,1、匀强电场中场强与电势差的关系中,大小关系：E= 单位v/m,方向关系：电场方向即电势降落最快的方向,2、(1)在匀强电场中沿着任意方向电势变化都是均匀的（相等长度对应的电势差都相等）,(2) 在匀强电场中，相互平行，相等长度的线段两端电势差相等。,3、用等分法解决求电势的方法,21,例5、某电场沿x方向的电势分布如图所示，则由图可知下列说法中正确的是（ ）,A、在0x,1,之间不存在沿x方向的电场,B、在0x,1,之间存在着沿x方向的匀强电场,C、在x,1,x,2,之间存在着沿x方向的匀强电场,D、在x,1,x,2,之间存在着沿x方向的非匀强电场,0,x,1,x,2,X,U,U,0,22,例6：为使带负电荷的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F,如图所示，若AB=0.4m,=37,，q=-3,10,-7,C, F=1.5,10,-4,N，A点的电势U,A,=100V,不计负电荷受的重力,(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过AB两点的等势线，并标明它们的电势？,(2)求q在由A运动到B的过程中电势能的变化量,B,F,23,例7、在匀强电场中，在恒定的外力（该力不是静电力）作用下，把电荷量为q=6,10,-6,C的正电荷从M点移到N点，位移是10cm，电荷的动能减小了1.810,-3,J,已知M、N两点间电势差为U,MN,=300V,则在此过程中该力做的功为多少J，该电场的电场强度的最小值可能值为V/m？,24,3.如图1-41所示为匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D、相邻两点间的距离都是2，则该电场的场强为,；到A点距离为1.5 的P点的电势为,；该电场的场强方向为,_,。,10,V,0 10,V,A B C D,P,60,0,图1-41,577V/m,-2.5V,垂直等势面斜向左上方,25,例2、如图所示为某一电场的电场线，a、b、c为同一电场线上的三点，已知ab=bc，且a、c两点的电势分别为Ua=5V，Uc=3V，则b点的电势可能为（ ）,A、4.2V,B、4.0V,C、3.8V,D、上述三个值都有可能,a,b,c,26,练一练： 匀强电场电场线与AC平行，把10-8C的负电荷从A点移到B点，电场力做功6,10-8J,AB长6cm，AB与AC成60,角，求：,(1)电场强度的方向；电场强度为多少？,(2)设B处电势为1V,则A处的电势为多少？,A,B,C,27,