2020-2021学年第十章 静电场中的能量3 电势差与电场强度的关系优质课件ppt

这是一份2020-2021学年第十章 静电场中的能量3 电势差与电场强度的关系优质课件ppt，共24页。PPT课件主要包含了方法一从力的角度，方法二从能的角度，只适用于匀强电场，ABBC，几个重要的推论，UABUBC，UABUCD，描述电场力的性质，描述电场能的性质，电场强度大小的定义式等内容，欢迎下载使用。

图中每相邻两条等势线之间的电势差是相等的——等差等势线。
如果只画出带电体空间分布的电场线和等势面的剖面图，等势面就成了等势线。
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。这是为什么呢？
电场线是描述电场强度的，等势线是描述电势的，电场线和等势线的疏密存在对应关系，表明电场强度和电势之间存在一定的联系。
如图是一匀强电场，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为UAB，A、B之间相距为d，现将一个电量为q的电荷由A移到B，你可以用几种方法计算电场力所做的功？
（d为A、B两点沿场强方向上的距离）
UAB = E dAB
思考：计算时带符号吗？
2、dAB ----沿场强方向上的距离
3、电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势．
4、电场强度单位：伏每米（V/m） 1V/m=1N/C
1.在匀强电场中任意一条直线上，任意相等距离的两点间的电势差相等(电势均匀变化)。
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相等。
AB//CD且AB=CD=L
3.在匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。
如图所示，AB为匀强电场中的两点，O为AB连线的中点，试推导出O点的电势与A、B两点的电势之间的关系。
4.在匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n等分。（几何等分点也是电势差等分点）
如图所示，AB为匀强电场中的两点，如果O1、 O2 、 O3 … On为AB连线的n等分点，那么O1、 O2 、 O3 … On 是否也是A、B间电势差的n等分点？
如图所示，在场强为E的匀强电场中，沿电场线方向建立一直线坐标系，O为原点，取O点的电势为0，则坐标为x处的电势是多大？试画出电势随坐标的变化图像。
5.在匀强电场中沿电场线方向电势随位置坐标均匀降落。
【例题1】如图，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04 m，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。（2） 求带电粒子从M 板由静止开始运动到达N 板时的速度。（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）的答案又如何？
（3）当d'＝2d时，
带电粒子所受的静电力的大小是4×10-11 N，到达N板时的速度是40 m/s；两金属板距离增大为原来的2倍时，静电力的大小是2×10-11 N，速度仍然是40 m/s。
上述例题告诉我们，当M、N板间的距离增大时，只要它们之间的电势差没有变化，带电粒子到达N板的速度大小也不会变化。这很容易运用动能定理来解释。
只要加速电压U是一定的，带电粒子加速后所获得的动能就是一定的。
思考与讨论上述例题中，M、N 是两块平行金属板，两板间的电场是匀强电场。如果M、N 是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗？为什么？
电场强度E与电势差U的比较
是矢量，正电荷受力方向为E的方向
虽有正负，但是标量，正负表示两点电势高低
(1)对于匀强电场E＝U/d(2)U和E是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与F、q、W无关
关于场强的三个表达式的比较
真空中点电荷场强的决定式
在真空中，场源电荷Q是点电荷
匀强电场中场强的决定式
【例题2】平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5 cm，两板间的电压是60 V。试问：
(1)两板间的电场强度是多大？(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5 cm，P2点离B板也是0.5 cm，P1和P2两点间的电势差为多大？(3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？
(2)P1P2沿电场方向的距离为d12＝5 cm－(0.5＋0.5) cm＝4 cm根据公式U12＝Ed12＝1 200×4×10－2 V＝48 V。
(3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？
(3)由公式U1B＝φ1－φB＝Ed1B＝1 200×4.5×10－2 V＝54 V， 得φ1＝54 V。同理U2B＝φ2－φB＝Ed2B＝1 200×0.5×10－2 V＝6 V，得φ2＝6 V。
【例题3】如图所示，A、B、C 、D为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15V、3V、-3V求D点的电势。
1、（多选）下列关于匀强电场中电场强度和电势差关系的说法正确的是（　　）A.任意两点间的电势差，等于电场强度与这两点沿电场方向距离的乘积B.沿着电场线方向，相同距离上的电势降落必定相等C.在相同距离上，电场强度大的两点间电势差也必定大D.电势降低的方向，必定是电场强度的方向
2、如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，A、B两点的电势分别为 φA=-50V， φB=-20V，则A、B连线的中点C的电势φC应为（　　） A. φC= -35 VB. φC >-35 V C. φC < -35 VD.无法判断
3、多选］一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（　　 ） A.电场强度的大小为2.5V/cm B.坐标原点处的电势为1V C.电子在a点的电势能比在b点的低7eV D.电子从b点运动到c点，静电力做功为9eV
解析：因为a与cb平行且相等，所以 UaO=Ucb，即φO =1V
由匀强电场中沿直线电势均匀变化，得沿Ob电势每1cm升高2V，设d点电势为10V，则ad为等势面，且Od=4.5cm
由几何关系得cO⊥ad，即cO就是电场线方向，由E=U/d，得E= 2.5V/cm
代表一个电子经过1伏特的电压加速后所获得的动能： 1eV=1.6×10-19J