教科版高中物理选修3-1课件:1.5 匀强电场中电势差和电场强度的关系.ppt
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1、第五节 匀强电场中电势差和电 场强度的关系 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 电场力( F=qE) 电场强度(E) 移动电荷q做功(是否到零参考点) 电势能的变化(WAB=qUAB) 电势差(UAB= ) 电势 ? 看知识结构图 理解掌握几个物理概念: 电场强度、电场线、电势、电势差、 电场力做功与电势能的转化关系、等势面(线)的特点 两点间的 电能=其它形式能的物理量 描述能性质 描述电场力性质 到零参考点定义:某点电势 不到零参考点定义两点间的电势差 电势差和E存在怎样的关系就是这一节课所要研究的课题 功能
2、 一、探究电势与电场强度的关系 问题1:电场强度大的地方电势是否一定高?反 之又如何呢? E大处一定高 E大处一定低 E大处不一定高;高处E不一定大 一、探究电势与电场强度的关系 E大处不一定高;高处E也不一定大 问题2:电场强度为零的点电势一定为零吗?反 之又如何呢? (若规定无穷远处为零电势点 ) .O 对O点:E=0, 0 .O 对O点: =0,E 0 E为零处不一定为零,为零处E不一定为零 如图: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: 从力的角度: = Fd = qEd 从能的角度
3、: = qU 由 两式得: U = Ed d A B E 电势差与电场强度的关系 (通过下面的例子来推算) 问题一、若沿场强方向移动电荷 n结论:在匀强电场中, n沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积 n表达式:U = Ed 或:E = U/d(d为沿场强方向上的距离) n在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差 n 注意:U = Ed和E = U/d的适用条件是: n(1)匀强电场 (2)d是沿场强方向的两点间的距离。 n n 单位关系:1V/m =1N/C 公式: E = U/d、E=F/q 公式单位 如图,在匀强电场E中,有相距为L的A、B两点,两点
4、连线与场 强方向成角。则A、B两点间的电势差为U = EL,对不对? A B L E B d 把正电荷q不是沿场强方向由A点移动到B点, 则电场力所做的功: 从力的角度: AB = FLcos 从能的角度: AB = qUAB 由上两式得: 解析 A、B两点连线L不沿场强方向, 不能直接用U = EL计算A、B两点间的电势差。 说明 根据电场线跟等势面垂直这一性质,可过B点作一等势面,在等势 面上找一点B,使A、B的连线沿场强方向。 B、B的电势相等 UAB=U AB = E dE UAB = ELcos= E dE 或 E = UAB dE 问题二、若不沿场强方向移动电荷? = qELcos
5、 UAB = ELcos (Lcos为沿场强方向上的距离) 由上推导得出一个总结论: 电势差和电场强度的关系(种说法)电势差和电场强度的关系(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 两个点沿电场方向距离的乘积 (2)在匀强电场中电场强度的大小等于两点间的电势差 与两点沿电场强度方向距离的比值 (3)电场强度在数值上沿电场方向每单位距离上降 低的电势 E = UABd UAB = E d E A B L B d 说明电场中两点间的电势差, 类同于重力场中两点间的高度差: 高度差h 跟物体运动的路径无关, 只与A、B的位置有关 问题讨论: 答:场强E的方向是电势降落最快的方向。
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