資源簡(jiǎn)介

(共21張PPT)
3
第十章　靜電場(chǎng)中的能量
電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
1
知道電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式,了解其適用條件
重點(diǎn)
2
會(huì)用關(guān)系式U=Ed處理勻強(qiáng)電場(chǎng)問題,利用公式E=定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)
重點(diǎn)
如果只畫出帶電體空間分布的電場(chǎng)線和等勢(shì)面的剖面圖，等勢(shì)面就成了等勢(shì)線。圖中每相鄰兩條等勢(shì)線之間的電勢(shì)差是相等的。電場(chǎng)線密的地方等勢(shì)線也密，電場(chǎng)線稀疏的地方等勢(shì)線也稀疏，這是為什么？
一、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
課堂核心探究
如圖甲所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,A、B是相距為d且沿電場(chǎng)方向上的兩點(diǎn),其電勢(shì)差為UAB,現(xiàn)將一個(gè)電荷量為+q的電荷由A移到B。
(1)從力和位移的角度計(jì)算靜電力所做的功;
UAB
+q
甲
WAB=Fd=qEd;
(2)通過A、B間的電勢(shì)差計(jì)算靜電力所做的功;
WAB=qUAB;
(3)比較兩次計(jì)算功的大小并總結(jié)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系;
兩次計(jì)算功的大小相等,UAB = Ed;
(4)如果A、B兩點(diǎn)不在同一條電場(chǎng)線上(如圖乙)，上述結(jié)論還成立嗎？請(qǐng)嘗試進(jìn)行論證。
WAB＝Flcos θ＝Fd＝qEd，
WAB＝qUAB，
UAB＝Ed. 故仍成立.
θ
注意：d一定是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離！
乙
1.勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積，即UAB＝Ed，如果勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)連線不沿電場(chǎng)方向，d的取值應(yīng)為在電場(chǎng)方向的投影距離。
2.公式：E＝ 。
(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離之比。
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向單位距離上降低的電勢(shì)。
(3)電場(chǎng)強(qiáng)度單位的換算：1 V/m＝1 N/C。
如圖,圖中虛線為等勢(shì)線,B、C、D三點(diǎn)位于同一等勢(shì)線上。
(1)比較A與B、A與C、A與D間電勢(shì)差的大小;
答案　UAB=UAC=UAD
(2)電勢(shì)沿AB、AC、AD三條線,哪一個(gè)方向降落最快
答案　AB方向
E
A
B
D
C
電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向電勢(shì)降落最快的方向。
(1)由公式E=得電場(chǎng)強(qiáng)度跟兩點(diǎn)的電勢(shì)差成正比,跟兩點(diǎn)的距離成反比。
(　　)
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向,任何相同距離上電勢(shì)降落必定相等。(　　)
(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)降低的方向必是電場(chǎng)強(qiáng)度方向。(　　)
√
×
×
1.(2023·云南文山市第一中學(xué)高二期末)如圖所示,A、B、C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),其中∠C=30°,AB方向與電場(chǎng)方向平行,AC邊長(zhǎng)0.8 m。已知A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)φA=9 V,φC=3 V,下列說法正確的是
A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為7.5 V/m
B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為15 V/m
C.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為5 V/m
D.B點(diǎn)比C點(diǎn)電勢(shì)低
√
針對(duì)訓(xùn)練1　(2024·眉山市高二期中)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=100 V/m,A、B兩點(diǎn)相距10 cm, A、B連線與電場(chǎng)線夾角為60°,則UBA為
A.5 V B.5 V
C.-5 V D.-5 V
√
2.(2024·天津市五校高二期中)如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)中A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角三角形(電場(chǎng)線與三角形所在平面平行),其中∠A=30°,邊長(zhǎng)AC=16 cm。將電荷量q=-6×10-6 C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功2.4×10-5 J,再由B點(diǎn)移到C點(diǎn),該點(diǎn)電荷克服靜電力做功2.4×10-5 J,取B點(diǎn)的電勢(shì)為零,求:
(1)A、C兩點(diǎn)的電勢(shì);
答案　 (1)-4 V　-4 V
(2) V/m,方向垂直AC斜向左上
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。
2. (1)將點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),由勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與靜電力做功的關(guān)系式可得UAB== V=-4 V
由電勢(shì)差定義可得UAB=φA-φB
解得φA=-4 V
將點(diǎn)電荷由B點(diǎn)移到C點(diǎn),由勻強(qiáng)電場(chǎng)的電勢(shì)差與靜電力做功的關(guān)系式可得UBC== V=4 V
由電勢(shì)差定義可得UBC=φB-φC
解得φC=-4 V
(2)因φA=φC,因此直線AC是勻強(qiáng)電場(chǎng)的一條等勢(shì)線,由電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直且由高電勢(shì)指向低電勢(shì),如圖所示,LBC=LAC·sin 30°=8 cm
可得電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=== V/m
方向垂直AC斜向左上。
電勢(shì)差的三種求解方法
1.應(yīng)用定義式UAB=φA-φB來求解。
2.應(yīng)用關(guān)系式UAB=來求解。
3.應(yīng)用關(guān)系式UAB=Ed(勻強(qiáng)電場(chǎng))來求解。UAB=Ed闡述的是一個(gè)矢量的大小與另一個(gè)標(biāo)量間的關(guān)系,所以不帶符號(hào)計(jì)算,結(jié)果的正負(fù)根據(jù)題意另行判斷。
二、利用公式E=定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)
一定
小（密）
大
運(yùn)用E=怎樣解釋電場(chǎng)線密的地方等差等勢(shì)線也密
[要點(diǎn)歸納]　
UAB=Ed只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的定量計(jì)算,在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,不能進(jìn)行定量計(jì)算,但可以定性地分析有關(guān)問題。
3.(2024·陜西西安市東方中學(xué)月考)如圖所示,一條100 kV超高壓輸電線斷裂并垂落地面,地面電場(chǎng)可等效為場(chǎng)源電荷所形成的電場(chǎng)。圖中圓1、2、3、4的圓心均為垂落點(diǎn)O,圓半徑之比r1∶r2∶r3∶r4=1∶2∶3∶4,關(guān)于相鄰兩圓之間電勢(shì)差的絕對(duì)值,以下關(guān)系正確的是
A.U12=U23=U34 B.U12C.U12>U23>U34 D.U23>U12>U34
√
針對(duì)訓(xùn)練2　(多選)如圖所示,一個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于y軸對(duì)稱,O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn),且OM=MN,P點(diǎn)在y軸的右側(cè),MP⊥ON,則
A.M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高
B.將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn),靜電力做正功
C.M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差
D.在O點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)不計(jì)重力的帶正電的粒子,
該粒子將沿y軸做直線運(yùn)動(dòng)
√
√
電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
關(guān)系式的適用條件：勻強(qiáng)電場(chǎng)
關(guān)系式中的d指的是兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離
關(guān)系式
單位：1 V/m 或 1 N/C
物理意義： E在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)線方向單位距離上降低的電勢(shì)
定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)
當(dāng)電勢(shì)差U一定時(shí)，若電場(chǎng)線越密，則E越大，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離d越小，即等差等勢(shì)面越密；反之等差等勢(shì)面的密集程度也可反映場(chǎng)強(qiáng)的大小

展開更多......

收起↑