1、6电势差与电场强度的关系 第一章 静电场 学习目标：1物理观念知道电势差与电场强度 UABEd 的关系和适用条件，了解电场强度的另一个单位 V/m。2科学思维理解公式 EUABd 中 d 和 UAB 的意义，掌握等势面的疏密与电场强度大小的关系，能解决有关问题。3科学探究从试探电荷在电场中的移动，体会匀强电场中电势差与电场强度关系的推导过程。4科学态度与责任准确区分三个公式 EFq、EkQr2 和 EUd的使用条件，体验科学的魅力。知识梳理 基础自测 自主预习探新知 NO.1一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1关系式：UAB_或 E 2物理意义：在匀强电场中，两点间的电势差等于与这两点间的
2、距离的乘积。沿电场线方向UABdEd场强3场强的大小：场强的大小在数值上等于单位距离上的。4电场强度的另一个单位：伏特每米，符号,1 N/C。5适用条件：电场。注意：EUABd 中 d 必须是沿电场线方向上的距离。沿场强方向电势差V/m 1 V/m匀强二、等势面的疏密与电场强度大小的关系 1在等差等势面的图中，在电场线越密的地方，相邻等势面的间距，即等势面。2等势面越密的地方场强。说明：在等势面越密的地方，沿电场线电势降低得越快。越小越密越大1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)由公式 EUd可知，电场强度与电势差 U 成正比。()(2)电场线的方向就是电势逐渐降落的方向。()(3)沿
3、电场线方向任意相同距离上的电势差必相等。()(4)在匀强电场中，任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积。()2关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是()A电场强度越大，则任意两点间的电势差也越大 B任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 C沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降低必定相等 D场强与电势处处相同 C UEd 中的 d 指两点所在等势面的距离，选项 A、B、D 错误，C 正确。3(多选)场强为 E1.0102 V/m 的匀强电场中，有相距 d2.0102 m 的 a、b 两点，则 a、b 两点间的电势差可能为()A1.0 V B2.0 V C3.0 V
4、 D4.0 V AB 如图：最大：UabEd2 V；最小：Uab0，故：0Uab2 V，A、B 正确，C、D 错误。合作探究提素养 NO.2考点1 考点2 对关系式UEd和E的理解Ud 如图所示，一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OMMN。M、N两点间的电势差UMN与O、M两点间的电势差UOM哪个大？提示：UMNUOM。1关系式表明了电场强度与电势差的关系 大小关系由EUd可知，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 方向关系电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向 物理意义电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化的快慢
5、 2在非匀强电场中，公式 EUd可用来定性分析问题，由 EUd可以得出结论：在等差等势面越密的地方场强就越大，如图甲所示。再如图乙所示，a、b、c 为某条电场线上的三个点，且距离 abbc，由于电场线越密的地方电场强度越大，故 Uabbc，故 A 正确。训练角度 2 应用 EUd定量计算 2(多选)如图所示，匀强电场中某电场线上的两点 A、B 相距0.2 m。正点电荷 q1106 C 从 A 点移到 B 点，静电力做功为 2106J，则()A该电场的电场强度为 10 V/m B该电场的方向由 A 指向 B CA、B 两点间的电势差为 10 V DB 点的电势比 A 点的高 AB 根据电势差公式
6、有：UABWABq 2 V，由此看出 A 点的电势高于 B 点的电势，电场方向由 A 指向 B；根据 EUd，得场强为10 V/m，故 A、B 正确。对电场强度的进一步理解 电场强度、电势差和电势都是描述电场的物理量，电场中电势越高的位置，电场强度一定越大吗？提示：电场强度与电势是两个不同的概念，两者无必然联系，电势高的位置，电场强度不一定大。1关于场强 E 的几个表达式 公式适用范围说明 EFq任何电场定义式，q 为试探电荷的电荷量 EkQr2真空中点电荷形成的电场Q 为场源电荷的电荷量，E 表示跟点电荷相距 r 处的某点的场强 EUd匀强电场U 为沿电场线方向上相距为 d 的两点间的电势差
7、 2关于电场强度与电势的理解(1)电场强度为零的地方电势不一定为零，如等量同种点电荷连线的中点；电势为零的地方电场强度也不一定为零，如等量异种点电荷连线的中点。(2)电场强度相等的地方电势不一定相等，如匀强电场；电势相等的地方电场强度不一定相等，如点电荷周围的等势面。【例2】如图所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中的三点，已知：A12 V，B6 V，C6 V。试在该虚线框内作出该电场的示意图(画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线。思路点拨：(1)在匀强电场中有UEd。(2)沿电场线方向电势降低。解析 要画电场线，先找等势面(线)。因为UAC18 V、UAB6 V，UAC
8、UAB3，将线段AC等分成三份，即使AHHFFC，则H6V，F0，故B、H等电势。连接BH即为等势线，由电场线与等势面(线)垂直且由高电势指向低电势，可画出电场线如图所示。答案 见解析图(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降低都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等，如图甲，ABBC，则UABUBC。(2)在匀强电场中，相互平行且相等的线段两点间的电势差相等。如图乙，ABCD、ABCD，则UABUCD。甲 乙(3)确定电场方向的方法：先由等分法确定电势相等的点，画出等势面(线)，然后根据电场线与等势面(线)垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面(线)指向电势低的等势面(
9、线)。跟进训练 3如图所示，有竖直向下的匀强电场，A、B两等势面间距离为5 cm，电势差为25 V，在电场中P点固定放置电荷量为5109 C的负点电荷，此时电场中有一点场强为零，此点在P点的()A上方30 cmB下方30 cm C上方25 cmD下方25 cm B 匀强电场的场强EUd 250.05 V/m500 V/m，设距P点L处的合场强为零，则kQL291095109L2 V/m500 V/m，故L0.3m，负点电荷在距P点L处的电场竖直向上，该点在电场中P点的下方，B正确。1物理观念：公式EUd，单位1 V/m1 J/C，等势面越密的地方场强越大。2科学思维：UEd和EUd的相关计算。
10、3科学方法：比较法、作图法、计算法等。当堂达标夯基础 NO.31 2 3 4 5 1(多选)下列说法中正确的是()AEUd适用于任何电场 BEFq适用于任何电场 CEkQr2适用于真空中的点电荷形成的电场 DE是矢量，由UEd可知，U也是矢量 1 2 3 4 5 BC E Ud 只适用于匀强电场，A错误；E Fq 适用于任何电场，B正确；EkQr2适用于真空中的点电荷形成的电场，C正确；在公式UEd中，E是矢量，U是标量，D错误。1 2 3 4 5 2关于静电场，下列说法正确的是 ()A电场强度为0的地方，电势也为0 B任一点的电场强度方向总是指向该点电势降落最快的方向 C电场线越密的地方相等
11、距离两点的电势差越大 D根据公式UabEd可知，在匀强电场中a、b间的距离越大，电势差就越大 1 2 3 4 5 B 电场强度与电势没有直接关系，电场强度为0时，电势不一定为0；电势为0，电场强度不一定为0，故A错误；顺着电场线方向电势降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向，故B正确；电场线越密的地方电场强度越大，但是若两点间直线不沿电场线，则电势差不一定越大，故C错误；公式UabEd中d为沿电场线的距离，若a、b两点不沿电场线，则两点间距离越大电势差不一定越大，故D错误。1 2 3 4 5 3如图所示，在E400 V/m的匀强电场中，a、b两点相距d2 cm，它们的连线跟电场强度方向的夹角
12、是60，则Uab等于()A8 V B4 V C8 V D4 V 1 2 3 4 5 B 在电场线方向上 a、b 两点间的距离(或 a、b 两点所在等势面间的距离)为 ddcos 600.01 m，根据匀强电场中，电势差与电场强度的关系可知，UabEd4 V，B 选项正确。1 2 3 4 5 4a、b、c、d 是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知 a 点的电势为 20 V，b点的电势为 24 V，d 点的电势为 4 V，如图所示，由此可知 c 点的电势为()A4 V B8 V C12 VD24 V 1 2 3 4 5 B 根据匀强电场的特点，UadU
13、bc，即 adbc，解得c8 V，B 正确。1 2 3 4 5 5情境：天空中有两块乌云，它们之间的竖直距离为 1.0103m，水平相距 5.0103m。受气流影响，两块乌云均以 10 m/s 的速率沿水平方向互相靠近。1 2 3 4 5 问题：当一块乌云位于另一块乌云正下方时，云间场强达到1.0106V/m。若此时两块云间的电场可视为匀强电场，这时空气恰被击穿而变成导体，两块乌云通过空气放电，形成闪电。(1)两块乌云即将放电时云间的电势差为多大？(2)地面观察者看到闪电后 8.0 s 才听到雷声，则闪电发生点离观察者多远？(声音在空气中传播速度约为 340 m/s)1 2 3 4 5 解析(1)当一块乌云位于另一块乌云正下方时，两块乌云间的距 离 为 d 1.0103m。两 块 乌 云 间 的 电 势 差 为：U Ed 1.01061.0103 V1.0109 V。答案(1)1.0109 V(2)2.72103m(2)光传播到地面所需的时间可以忽略不计，声音在空气中以3.4102m/s 的速度传播，所以闪电发生点离观察者的距离为：svt3.4102m/s8.0 s2.72103 m。点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!