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1、高中物理选修电势差与电场强度的关系第1页，本讲稿共14页思考？思考？思考？思考？电势差的正、负电势差的正、负电势差的正、负电势差的正、负表示什么意思？表示什么意思？表示什么意思？表示什么意思？1 1表示电势的高低表示电势的高低表示电势的高低表示电势的高低2 2UAB 由什么决定？与由什么决定？与WAB及及q 有关吗？有关吗？由电场本身的因素决定由电场本身的因素决定由电场本身的因素决定由电场本身的因素决定与与与与WWABAB 及及及及 q q 无关无关无关无关3 3WAB 由什么决定？由什么决定？由由由由U UABAB 及及及及 q q 共同决定共同决定共同决定共同决定第2页，本讲稿共14页练一
2、练练一练如图所示，匀强电场中如图所示，匀强电场中如图所示，匀强电场中如图所示，匀强电场中A A、B B、ABCC C 三点构成一个直角形，把一个电量三点构成一个直角形，把一个电量三点构成一个直角形，把一个电量三点构成一个直角形，把一个电量 q q=-210=-2101010 C C的点电荷由的点电荷由的点电荷由的点电荷由 A A 点移到点移到点移到点移到 B B 点，电场力做的功为点，电场力做的功为点，电场力做的功为点，电场力做的功为 4.8 10 4.8 108 8 J J再再再再由由由由 B B 点移到点移到点移到点移到 C C 点电荷克服电场力做点电荷克服电场力做点电荷克服电场力做点电荷
3、克服电场力做功功功功4.8 104.8 108 8 J J，求，求，求，求 A A、C C两点间的电两点间的电两点间的电两点间的电势差并大致画出电场线。势差并大致画出电场线。势差并大致画出电场线。势差并大致画出电场线。U UACAC =0=0 第3页，本讲稿共14页关于电场描述的梳理关于电场描述的梳理关于电场描述的梳理关于电场描述的梳理电电场场力的性质力的性质能的性质能的性质电场强度电场强度E电势电势电场线电场线等势面等势面形形形形象象象象形形形形象象象象电电电电 荷荷荷荷产产产产生生生生比值定义比值定义疏密、走向疏密、走向疏密、走向疏密、走向？第4页，本讲稿共14页电势差与电场强度关系电势差
4、与电场强度关系电势差与电场强度关系电势差与电场强度关系电场强度与电势电场强度与电势电场强度与电势电场强度与电势1 1问题问题问题问题1 1 E大的地方大的地方 高否高否?案例分析案例分析+-第5页，本讲稿共14页问题问题问题问题2 2 E=0的地方的地方 =0否否?案例分析案例分析oE E0 0 =0=0 0 0 0 0E E 0 0 0 0 =0=0第6页，本讲稿共14页电场强度与电势差电场强度与电势差电场强度与电势差电场强度与电势差2 2电场力电场力F=qE电势能变化电势能变化 WAB=qUAB电场强度电场强度E电势差电势差UAB电荷电荷电荷电荷 q q 移动移动移动移动电场力做功电场力做
5、功电场力做功电场力做功电电荷荷在在电电场场中中电电荷荷移移动动关系关系？第7页，本讲稿共14页理论分析理论分析理论分析理论分析WWABAB=qUqUABABF F=qEqEA AB Bd dE E若若若若 F F 为恒力为恒力为恒力为恒力匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场F FWWABAB=Fd Fd=qEdqEd UAB=Ed 匀强电场中两间的电势差等于电场强匀强电场中两间的电势差等于电场强匀强电场中两间的电势差等于电场强匀强电场中两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度与这两点沿电场方向距离的乘积度与这两点沿电场方向距离的乘积度与这两点沿电场方向距离的乘积第8页，本讲稿共14页
6、变式研究变式研究变式研究变式研究U UABAB=EdEd 意义：意义：意义：意义：数学变换数学变换数学变换数学变换E E=U UABABd d在匀强电场中，电场强度大小等于两在匀强电场中，电场强度大小等于两在匀强电场中，电场强度大小等于两在匀强电场中，电场强度大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方点间的电势差与这两点沿电场强度方点间的电势差与这两点沿电场强度方点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离的比值。向距离的比值。向距离的比值。向距离的比值。或：或：或：或：电场强度在数值上等于沿电场方电场强度在数值上等于沿电场方电场强度在数值上等于沿电场方电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低
7、的电势。向每单位距离上降低的电势。向每单位距离上降低的电势。向每单位距离上降低的电势。第9页，本讲稿共14页思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论若若若若 A A、B B 两点不在同两点不在同两点不在同两点不在同一电场线上如何表示一电场线上如何表示一电场线上如何表示一电场线上如何表示E E、U U关系？关系？关系？关系？d dA AB BE El l F FWWABAB=FlFlcoscos d d=lcoslcosWWABAB=qUqUABABU UABAB=ElElcoscos U UABAB=EdEdd d 两等势面间距离两等势面间距离两等势面间距离两等势面间距离第10页，本讲稿共14
8、页电场强度单位换算电场强度单位换算电场强度单位换算电场强度单位换算3 3证明：证明：证明：证明：1N/C=1V/m1N/C=1V/m基础运用基础运用基础运用基础运用4 4例例例例1 1 关于电场中的电势差与场强的关系，正确关于电场中的电势差与场强的关系，正确关于电场中的电势差与场强的关系，正确关于电场中的电势差与场强的关系，正确 的说法是的说法是的说法是的说法是 （）A A A任意两点间的电势差等于场强和这两点间任意两点间的电势差等于场强和这两点间任意两点间的电势差等于场强和这两点间任意两点间的电势差等于场强和这两点间任意两点间的电势差等于场强和这两点间任意两点间的电势差等于场强和这两点间 距
9、离的乘积距离的乘积距离的乘积距离的乘积B B电势降落的方向必定是场强方向电势降落的方向必定是场强方向电势降落的方向必定是场强方向电势降落的方向必定是场强方向C C沿电场线方向任意相同距离的两点间的电沿电场线方向任意相同距离的两点间的电沿电场线方向任意相同距离的两点间的电沿电场线方向任意相同距离的两点间的电 势差必相等势差必相等势差必相等势差必相等D D沿电场方向电势降低最快沿电场方向电势降低最快沿电场方向电势降低最快沿电场方向电势降低最快D D第11页，本讲稿共14页 例例例例2 2 两块带电平行金属板相距两块带电平行金属板相距两块带电平行金属板相距两块带电平行金属板相距 10 cm 10 c
10、m，两板之间的电势差为，两板之间的电势差为，两板之间的电势差为，两板之间的电势差为 9.010 9.0103 3 V V。在两。在两。在两。在两板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有 -1.6 10-1.6 1077 C C的电荷。这粒尘埃受到的的电荷。这粒尘埃受到的的电荷。这粒尘埃受到的的电荷。这粒尘埃受到的静电力是多大？这颗尘埃在静电力作静电力是多大？这颗尘埃在静电力作静电力是多大？这颗尘埃在静电力作静电力是多大？这颗尘埃在静电力作用下运动到带正电的金属板，静电力用下运动到带正电的金属板，静电
11、力用下运动到带正电的金属板，静电力用下运动到带正电的金属板，静电力做功是多少？做功是多少？做功是多少？做功是多少？F F=1.410=1.4102 2 N NWW=7.010=7.0104 4 J J第12页，本讲稿共14页 例例例例3 3 如图平行金属板如图平行金属板如图平行金属板如图平行金属板 A A、B B 带等量异号电带等量异号电带等量异号电带等量异号电荷，板间电场场强荷，板间电场场强荷，板间电场场强荷，板间电场场强 E E=210=2104 4 V/m V/m，方向向下。，方向向下。，方向向下。，方向向下。电场中电场中电场中电场中 C C、D D 距离距离距离距离 B B、A A 板
12、距离分别为板距离分别为板距离分别为板距离分别为 3cm 3cm、2cm2cm。求：。求：。求：。求：(1)(1)C C、D D 两点哪点电势高？两点哪点电势高？两点哪点电势高？两点哪点电势高？U UCDCD=？(2)(2)若若若若 B B 板接地，板接地，板接地，板接地，C C、D D电势分别电势分别电势分别电势分别 是多少？若是多少？若是多少？若是多少？若A A接地，情况又如何？接地，情况又如何？接地，情况又如何？接地，情况又如何？(3)(3)一个电子从一个电子从一个电子从一个电子从 C C 移到移到移到移到 D D，静电力做，静电力做，静电力做，静电力做 多少功。如何先移到多少功。如何先移
13、到多少功。如何先移到多少功。如何先移到 a a 点，再移到点，再移到点，再移到点，再移到 D D 点，静电力做功是否变化？点，静电力做功是否变化？点，静电力做功是否变化？点，静电力做功是否变化？D DC CA Aa aB BB B接地：接地：接地：接地：C C C、D D电势分别为电势分别为电势分别为电势分别为电势分别为电势分别为600V600V600V、1600V1600V1600V、CDCD间电势差间电势差间电势差间电势差-1000V-1000VA A接地：接地：接地：接地：C C、D D D电势分别为电势分别为电势分别为电势分别为电势分别为电势分别为1400V1400V1400V、-40
14、0V-400V-400V、CDCD间电势差间电势差间电势差间电势差-1000V-1000VW=W=1.6101.610-16-16 J J J第13页，本讲稿共14页 例例4 空气不导电，但如果空气中电场很空气不导电，但如果空气中电场很强，使得气体分子带正、负电荷的微粒所受强，使得气体分子带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，空气是空气中出现了可以自由移动的电荷，空气变成了导体。这个现象叫做空气变成了导体。这个现象叫做空气“击穿击穿”。已知空气的击穿场强为已知空气的击穿场强为 3106V/m，如果观，如果观察到某次闪电的火花长约察到某次闪电的火花长约 100 m，发生此次，发生此次闪电的电势差约为多少？闪电的电势差约为多少？3103108 8 V V第14页，本讲稿共14页