物理:1[1].6《电势差与电场强度的关系》学案1(新人教版选修31)1doc.pdf
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1、电势差与电场强度的关系学案 【思考导学】 1你学过了哪几个描述电场性质的物理量?它们是什么 ?说出它们的定义 2这些物理量既然都是描述电场性质的,它们之间一定存在着关系,这关系是什么? 3有关场强的公式:E q F ,Ek 2 r Q ,E d U ,它们的适用条件分别是什么? 【自学导引】 1匀强电场中电势差和电场强度的关系 沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 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 公式: UEd 或 d U E 注意: (1)d必须是沿场强方向的距离,如果a、b 两点间距L 不沿场强方向,计算电势差时,d 的取值 应为 L 在沿场
2、强方向的投影即为a、b 两点所在的等势面的垂直距离 (2)此两式只适用于匀强电场 2单位: NC 或 Vm 1 Vm1 JCm1 NmCm1 NC 3场强 E 的物理意义的另一种表述 场强 E 的大小描述沿电场线方向电势降落的快慢,场强E 的方向是电势降落最快的方向 注意:场强E 和电势 没有直接关系,场强E 大只说明沿电场线方向电势变化的快,但电势可大 可小甚至可以是零;反之,电势大时, E 也可大可小甚至是零它们之间的关系与加速度a 和速度 v 的 关系相似 【疑难辨析】 1公式 UEd 或 E d U 中,d 是沿电场线方向上两点的距离如图 1371 若一匀强电场中任意两 点 AB 的距
3、离为 l,AB 连线与电场线的夹角为,则 d 应是 l 在电场线方向上的投影,即dlcos;若 AB 间的电势差为U,则 E cosl U d U 图 1371 2公式 UEd 或 EU/d 只适用于匀强电场的计算但对一些非匀强电场的问题,也可由公式进行 定性的判断例如,如图1372 所示,在点电荷Q 的电场中 A、B、C 三点,BCAB,要求比较UAB 与 UBC的大小 我们知道, AB 段中各点的场强要比BC 段中各点的场强大,因此 AB 段的平均场强要比BC 段的平均场强大,由UEd 可知 UABUBC同理,我们也可以分析出为什么在同一等势面分布图中, 等势面越密处场强就越大因为同一等势
4、图上相邻等势面的电势差是定值,等势面密对应d 小,所以场强 必然大 3电势为零处场强就为零吗?电势越高场强就越大吗? 因场强等于沿场强方向上单位距离上的电势差,它是电势在长度上的变化率由此可知,电势为零, 但电势在长度上的变化不一定为零,就像速度为零, 加速度不一定为零一样,因此场强不一定为零譬如, 在等量异种点电荷的连线的中垂线上,电势为零,但其上各点的场强却不为零 电势高,但电势不一定随长度变化,就像速度大加速度可能为零一样,场强也可能为零譬如,静电 平衡状态的导体,电势可能很高,但导体上电势处处相等,不变化,故其内部场强处处为零 4场强与电势的比较: 电场强度E电势 1 描述电场的力的性
5、质描述电场的能的性质 2 电场中某点的场强等于放在该点的 点电荷所受的电场力F 跟点电荷电 量 q 的比值, E q F , E 在数值上 等于单位正电荷所受的电场力 电场中某点的电势等于该点跟零电 势点间的电势差A q EA0 , 在数值上等于单位正电荷所具有的 电势能 3 矢量标量 4 单位: NC;Vm 伏 (1V1 JC) 5 电势沿着电场强度的方向降落 【应用指导】 例 1如图 1373 所示,在场强为E4010 3 NC 的匀强电场中有相距50 cm 的 A、B 两 点,两点连线与场强成30角求 A、B 两点间的电势差 图 1373 解析: A、B 连线不沿场强方向,不能直接用公式
6、UEd 计算 A、B 两点间的电势差根据匀强电场 的等势面是与场强方向垂直的平面这一性质,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,求UAB即可 过 B 点作一垂直于电场线的平面即等势面,过A 点作电场线的平行线,二者交于B点,如图,显然 UBUB ,UABUAB UABEBA EABcos30 4.0103 0.05 2 3 N C1.710 2 N/C 答案: UAB1.7102 N/C 说明:用本节的两个公式解题一定要注意适用条件,还要注意必须使用国际单位通过此题可以看出 场强方向是电势降落最快的方向,即是通过相同距离电势降落最大的方向这个结论对非匀强电场也成
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