高中物理 16《電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系》精品課件 新人教版選修3-1

1、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系電場的兩大性質(zhì)：電場的兩大性質(zhì)： 力的性質(zhì)：力的性質(zhì)： 能的性質(zhì)：能的性質(zhì)： 由電場強(qiáng)度描述由電場強(qiáng)度描述 可用電場線形象表示可用電場線形象表示 由電勢、電勢差描述由電勢、電勢差描述 可用等勢面形象表示可用等勢面形象表示 一、探究電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系問題問題1 1：電場強(qiáng)度大的地方電勢是否一定高？：電場強(qiáng)度大的地方電勢是否一定高？反之又如何呢？反之又如何呢？ E E大處大處一定高一定高 E E大處大處一定低一定低E E大處大處不一定高；不一定高；高處高處E E不一定大不一定大 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也不一定大問題問題2 2：電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢

2、一定為零嗎？反：電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)電勢一定為零嗎？反之又如何呢？之又如何呢？ （若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)（若規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn) ）.O O對對O O點(diǎn)：點(diǎn)：E=0E=0， 0 0 .O O對對O O點(diǎn)：點(diǎn)： =0 =0，E 0 E 0 E E為零處為零處不一定為零，不一定為零，為零處為零處E E不一定為不一定為零零 二、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系二、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系E. BB qWUABABqABF/qABqE/ABE 若用若用d d表示表示A A、B B沿場強(qiáng)方向上的距離，沿場強(qiáng)方向上的距離， 則：則：dEU 說明：說明：只適用于勻強(qiáng)電場只適用于勻強(qiáng)電場 d d：沿場強(qiáng)方向的距離：沿場強(qiáng)

3、方向的距離 . . NN 6060 例例1 1：如圖，在勻強(qiáng)電場中的如圖，在勻強(qiáng)電場中的M M、N N兩點(diǎn)距離為兩點(diǎn)距離為2 cm2 cm，兩點(diǎn)間的電勢差為兩點(diǎn)間的電勢差為5 V,5 V,M M、N N連線與場強(qiáng)方向成連線與場強(qiáng)方向成6060角，角，則此電場的電場強(qiáng)度多大？則此電場的電場強(qiáng)度多大？ E EM M. . .N N解：解：根據(jù)根據(jù) ，得：得： dUE 060cosMNUE2110252）（mV /500：由：由 表明：表明： 在勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)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在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向每單位距離上的電勢差. . dUEEdU電場強(qiáng)度的方向是電

4、勢降低最快的方向電場強(qiáng)度的方向是電勢降低最快的方向. .證明證明1V/m=1N/C- = - = - = -1伏伏1米米U=W/q1焦焦/庫庫1米米W=FS1牛米牛米1庫米1牛牛1庫庫例例2 2、兩塊相同的金屬板、兩塊相同的金屬板A A、B B水平地平行放置，兩水平地平行放置，兩板的正對面相距板的正對面相距30cm30cm，A A、B B板分別跟電源的正、板分別跟電源的正、負(fù)極相連接，電源的電壓為負(fù)極相連接，電源的電壓為60V60V，如圖所示，求：，如圖所示，求：（1 1）兩板間電場的場強(qiáng)的大小和方向。）兩板間電場的場強(qiáng)的大小和方向。（2 2）若）若A A板接地，則板接地，則B B板電勢為多大

5、？板電勢為多大？（3 3）若）若C C點(diǎn)離點(diǎn)離A A板的距離板的距離10cm,D10cm,D點(diǎn)離點(diǎn)離B B板的距離為板的距離為15cm,15cm,則則C C、D D兩點(diǎn)間的電勢差為多少兩點(diǎn)間的電勢差為多少AB.D答：略答：略1 1、如圖，、如圖，a a、b b、c c是一條電場線上的三個(gè)點(diǎn)，電場線是一條電場線上的三個(gè)點(diǎn)，電場線的方向由的方向由a a到到c c, , a a、b b間的距離等于間的距離等于b b、c c間的距離。用間的距離。用aa、bb、cc和和EaEa、EbEb、EcEc分別表示分別表示a a、b b、c c三點(diǎn)的三點(diǎn)的電勢和場強(qiáng)。下列哪個(gè)正確？電勢和場強(qiáng)。下列哪個(gè)正確？ A.

6、A.aabbcc B. B. EaEaEbEbEcEc C.C.aabb= =bbcc D. D. EaEa=E=Eb b=E=Ec c 課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： a b c a b c E E2 2、在電場強(qiáng)度為、在電場強(qiáng)度為600 N/C600 N/C的勻強(qiáng)電場中，的勻強(qiáng)電場中，A A、B B兩點(diǎn)相兩點(diǎn)相距距5 cm5 cm，若，若A A、B B兩點(diǎn)連線是沿著電場方向時(shí)，則兩點(diǎn)連線是沿著電場方向時(shí)，則A A、B B兩點(diǎn)的電勢差是兩點(diǎn)的電勢差是_ V_ V。若。若A A、B B兩點(diǎn)連線與電場方兩點(diǎn)連線與電場方向成向成6060角時(shí)，角時(shí)， 則則A A、B B兩點(diǎn)的電勢差是兩點(diǎn)的電勢差是_V_V；若

7、若A A、B B兩點(diǎn)連線與電場方向垂直時(shí)，則兩點(diǎn)連線與電場方向垂直時(shí)，則A A、B B兩點(diǎn)的電兩點(diǎn)的電勢差是勢差是_V_V。303015150 0、如圖所示，兩塊相對的平行金屬板、與電、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)固定池相連接，板接地，在距兩板等遠(yuǎn)的一點(diǎn)固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，如果將板向上平移一小段一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，如果將板向上平移一小段距離，則（）距離，則（）、點(diǎn)電荷受到的電場力減小、點(diǎn)電荷受到的電場力減小、點(diǎn)電荷受到的電場力增大、點(diǎn)電荷受到的電場力增大、點(diǎn)電荷的電勢能減小、點(diǎn)電荷的電勢能減小、點(diǎn)電荷的電勢能保持不變、點(diǎn)電荷的電勢能保持不變. .

8、例題：如圖示，例題：如圖示，A A、B B、C C、D D是勻強(qiáng)電場中一正是勻強(qiáng)電場中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知A A、B B、C C三點(diǎn)電勢分別三點(diǎn)電勢分別為為A A=12V,=12V,B B=3v,c=3v.=3v,c=3v.由此可知由此可知D D點(diǎn)電勢點(diǎn)電勢D D=_V.=_V.ABCD分析：因?yàn)榉治觯阂驗(yàn)锽 B、C C兩點(diǎn)的電勢兩點(diǎn)的電勢相等相等, ,故故BCBC為一等勢面為一等勢面, ,所以所以A A、D D也在一等勢面上，也在一等勢面上，D D=12V=12V變化變化1.1.若若c=-6v,c=-6v,其它條件不變，則其它條件不變，則D D=_V.=_V.變化變化

9、2.2.若若c=0,c=0,其它條件不變，則其它條件不變，則D D=_V.=_V.A 12VB 3VC -6VD ?V因?yàn)橐驗(yàn)?2-3=3-(-6),所以所以B與與AC中點(diǎn)處電勢中點(diǎn)處電勢相等相等,即即BD在同一等勢面上，故為在同一等勢面上，故為3VPEA 12VB 3VCD 0?VPQE鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1.下列說法正確的是下列說法正確的是: ( )A.任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn) 距離的乘積距離的乘積.B.沿電場線方向沿電場線方向,任何相同距離上的電勢降任何相同距離上的電勢降 落可能相等。落可能相等。C.電勢減小的方向必為場強(qiáng)的方向。電勢減小的方向

10、必為場強(qiáng)的方向。D.在相同距離的兩點(diǎn)上在相同距離的兩點(diǎn)上,電勢差大的其場強(qiáng)電勢差大的其場強(qiáng) 也大也大.當(dāng)當(dāng) 堂堂 訓(xùn)訓(xùn) 練練1.1.一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場中的一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場中的a點(diǎn)移到點(diǎn)移到b點(diǎn)，點(diǎn)，其電勢能的變化為零，則其電勢能的變化為零，則 Aa、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)一定相等兩點(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作用于該點(diǎn)電荷的電場力與其移動方向總是垂直的向總是垂直的Da、b兩點(diǎn)的電勢一定相等兩點(diǎn)的電勢一定相等 D 2. 2.圖圖1中實(shí)線條是一個(gè)電場中的電場線，中實(shí)線條是一個(gè)電場中的電場線，虛線是一個(gè)負(fù)試驗(yàn)電荷在這個(gè)電場中運(yùn)動虛線

11、是一個(gè)負(fù)試驗(yàn)電荷在這個(gè)電場中運(yùn)動的軌跡。如果電荷是從圖中的軌跡。如果電荷是從圖中a處運(yùn)動到處運(yùn)動到b處，處，則以下判斷中正確的是則以下判斷中正確的是 A電荷從電荷從a到到b，運(yùn)動的加速度變小，運(yùn)動的加速度變小B電荷在電荷在b處的電勢能大處的電勢能大Cb處的電勢高處的電勢高D電荷在電荷在b處的速度小處的速度小 BD 3. 3.如圖如圖1所示，所示，q1和和q2為兩靜止的等量異為兩靜止的等量異號電荷，號電荷，MN是電荷連線的中垂線。一帶電是電荷連線的中垂線。一帶電粒子在電場力作用下運(yùn)動到粒子在電場力作用下運(yùn)動到MN上一點(diǎn)上一點(diǎn)P時(shí)時(shí)的速度為的速度為v0，方向指向兩電荷連線的中點(diǎn)，方向指向兩電荷連線

12、的中點(diǎn)O。經(jīng)很短的時(shí)間，粒子速度為經(jīng)很短的時(shí)間，粒子速度為v，則有，則有 Avv0 0 Bv=v0 0Cvv0 0 D無法確定無法確定 C 4. 4.圖中圖中AB、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中，已三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中，已知知ACBC，ABC=60，BC=20cm把把一個(gè)電量一個(gè)電量q=105C的正電荷從的正電荷從A移到移到B，電，電場力做功為零；從場力做功為零；從B移到移到C，電場力做功為，電場力做功為1.73103J，則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小，則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是和方向是 A865Vm，垂直，垂直AC向左向左B865Vm，垂直，垂直 AC向右向右C1000Vm，垂直，垂直 AB斜向上斜向上D1

13、000Vm，垂直，垂直 AB斜向下斜向下 D 5.5.如圖如圖1所示，地面上方有勻強(qiáng)電場，取所示，地面上方有勻強(qiáng)電場，取場中一點(diǎn)場中一點(diǎn)O為圓心在豎直面內(nèi)作半徑為圓心在豎直面內(nèi)作半徑R=0.1m的圓，圓平面與電場方向平行。的圓，圓平面與電場方向平行。在在O點(diǎn)固定電量點(diǎn)固定電量Q=510-4C的正點(diǎn)電荷，的正點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為將質(zhì)量為m=3g，電量，電量q=210-10C的帶電的帶電小球放在圓周上的小球放在圓周上的a點(diǎn)時(shí)，它恰好靜止。點(diǎn)時(shí)，它恰好靜止。若讓帶電小球從若讓帶電小球從a點(diǎn)緩慢移至圓周最高點(diǎn)點(diǎn)緩慢移至圓周最高點(diǎn)b時(shí)，外力需做多少功？時(shí)，外力需做多少功？ W外外=910-3J 6.6. 一

14、個(gè)一個(gè)10- -5C的電荷從電場外移到電的電荷從電場外移到電場內(nèi)一點(diǎn)場內(nèi)一點(diǎn)A，外力克服電場力做功，外力克服電場力做功0.006J，則，則A點(diǎn)電勢為多少？如果此點(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)電荷從電場外移到電場內(nèi)另一點(diǎn)B時(shí)，時(shí)，電場力做功是電場力做功是0.002J，則，則AB兩點(diǎn)間兩點(diǎn)間電勢差電勢差UAB為多少？如果有另一個(gè)電為多少？如果有另一個(gè)電量是量是0.2C的負(fù)電荷從的負(fù)電荷從A移到移到B，則電，則電場力做正功還是負(fù)功，大小是多少？場力做正功還是負(fù)功，大小是多少？ 提高練習(xí)：提高練習(xí)：1.圖示為勻強(qiáng)電場中的一組等勢面。已知相圖示為勻強(qiáng)電場中的一組等勢面。已知相鄰的兩個(gè)等

15、勢面間的距離為鄰的兩個(gè)等勢面間的距離為0.1m,則勻強(qiáng)電則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為場的場強(qiáng)大小為_v/m,方向?yàn)榉较驗(yàn)開.40v20v 0-20vE2.2.圖示，圖示，A A、B B、C C為勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn)為勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn), ,它們的它們的連線組成一個(gè)直角三角形，且連線組成一個(gè)直角三角形，且BC=4cm,AB=5cm.BC=4cm,AB=5cm.當(dāng)把電量為當(dāng)把電量為-2-21010-9-9C C的點(diǎn)電荷從的點(diǎn)電荷從B B點(diǎn)移到點(diǎn)移到C C點(diǎn)的點(diǎn)的過程中過程中, ,電場力做功電場力做功8 8 1010-9-9J,J,而把該點(diǎn)電荷從而把該點(diǎn)電荷從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)需克服電場力做功點(diǎn)需克服電場力做功8 8 1010-9-9J,J,則電場則電場強(qiáng)度為多大強(qiáng)度為多大? ?BCEA電勢差和電場強(qiáng)度的區(qū)別電場電場強(qiáng)度強(qiáng)度電勢電勢差差物理意義物理意義描述電場描述電場力的特征力的特征描述電場描述電場能的特征能的特征矢（標(biāo)）量矢（標(biāo)）量物理公式物理公式單位單位E=F/qU=W/q矢量矢