技術(shù)物理下冊(cè)（第三版）7-4 電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度學(xué)習(xí)課件

7-4電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度現(xiàn)象與思考

電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功關(guān)系勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系現(xiàn)象與思考1.電場(chǎng)強(qiáng)度是從力的角度描述電場(chǎng)的物理量。

2.電勢(shì)和電勢(shì)差則是從能量的角度來(lái)描述電場(chǎng)的物理量。3.它們之間是不是存在一定的聯(lián)系呢？一、電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功的關(guān)系

根據(jù)功能關(guān)系，將q由

a點(diǎn)移到b點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功為Wab=EPA-Epb=qVa-qVb=q(Va-Vb)即

Wab=qUab1.公式推導(dǎo)電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功的關(guān)系(視頻）（2）正電荷的電荷量用正值，負(fù)電荷的電荷量用負(fù)值。（3）在原子物理和核物理中，常用

eV（電子伏）作能量的單位。在電場(chǎng)中，一個(gè)電子或質(zhì)子通過(guò)

1

V電勢(shì)差加速，電場(chǎng)力所做的功就是

1

eV。1eV=1.6×10-19C×1

V=1.6×10-19J（1）Wab>0,表示電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功；Wab<0表示電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，或說(shuō)電荷克服電場(chǎng)力做功。目前利用回旋加速器能是帶電粒子加速后獲得幾十億電子伏的能量。2.注意事項(xiàng)

例題

1

在電場(chǎng)中有

P、Q兩點(diǎn)（圖

7.4-1），將一正點(diǎn)電荷放入電場(chǎng)中，問(wèn)：P、Q中哪點(diǎn)電勢(shì)高？哪點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大？在電場(chǎng)力的作用下電荷如何運(yùn)動(dòng)？電荷的電勢(shì)能會(huì)如何變化？換一個(gè)負(fù)電荷，再回答上述問(wèn)題。

解

因?yàn)檠仉妶?chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低，所以VQ>VP●●PQ圖7.4-1

因?yàn)镻點(diǎn)附近電場(chǎng)線比Q點(diǎn)附近電場(chǎng)線密集，所以EP>EQ

在電場(chǎng)力作用下，正電荷由電勢(shì)高處向電勢(shì)低處運(yùn)動(dòng)，應(yīng)由

Q向

P運(yùn)動(dòng)；而負(fù)電荷由電勢(shì)低處向高處運(yùn)動(dòng)，應(yīng)由

P點(diǎn)向

Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。

無(wú)論正、負(fù)電荷，只要電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能都是減少的。例題2在圖7.4-1中，P點(diǎn)電勢(shì)是20V，Q點(diǎn)電勢(shì)是40V。今使電荷量q1=5×10-5C，q2=-5×10-5C的點(diǎn)電荷，從P點(diǎn)移至Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功是多少？解

電場(chǎng)力對(duì)正電荷做的功為WPQ=q1(VP-VQ)=5×10-5×(20-40)

J=-1×10-3

J

電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做的功為W′PQ=q2(VP-VQ)=-5×10-5×(20-40)

J=1×10-3

J二、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系+++圖7.4-2勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系如圖所示電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為

E，沿電場(chǎng)線方向有距離為

d

的

a、b兩點(diǎn)，兩點(diǎn)間電勢(shì)差為

U。把正電荷

q放在

a點(diǎn)，受到電場(chǎng)力

F=Eq。把它移向

b點(diǎn)，計(jì)算電場(chǎng)力對(duì)

q做的功。電場(chǎng)力的功可用兩種方法計(jì)算：①用功的定義式：W=Fd=Eqd;②用電場(chǎng)力做功和電勢(shì)差的關(guān)系；W=qU.顯然

Eqd=qU,即---badEd=U或E

=___Ud

上式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。由上式得到電場(chǎng)強(qiáng)度的另一單位：V/m(伏特每米），它與N/C相等。例題3兩平行金屬板相距4×10-2

m，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度是2×102

V/m。（1）求兩極板間的電勢(shì)差。（2）設(shè)正極板接地，距正極板

1

cm處的

P點(diǎn)電勢(shì)是多少？見(jiàn)圖7.4-3。AB++_圖7.4-3解

已知平行金屬板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，E=2×102

V/m，電場(chǎng)方向由正極板指向負(fù)極板。又dAB=4×10-2

m

dAP=1

cm

=1×10-2

m則（1）兩極板間的電勢(shì)差為U

=

EdAB

=

2×102×4×10-2

V=8

V（2）正極板接地，電勢(shì)為零，即

VA=0，則正極板和

P點(diǎn)間的電勢(shì)差為U

AP=

EdAP

=2×102×1×10-2

V=2V由

UA

P=

VA-VP,解出

P點(diǎn)電勢(shì)為VP

=VA-UAP

=(0-2)V

=

-2V練習(xí)

1.A、B為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，如果把q=2×10-8

C的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移到B

點(diǎn)，q的電勢(shì)能減少了4×10-7

J，在這個(gè)過(guò)程中，電場(chǎng)力做功_________;A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是_________。