電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系

高中物理必修第三冊(cè)人教版3電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1.知道公式U=Ed的推導(dǎo)過(guò)程。2.理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的定性、定量關(guān)系。3.能夠熟練應(yīng)用U=Ed解決有關(guān)問(wèn)題。1|電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系1.關(guān)系式:UAB=①

。2.物理意義:勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于②

與這兩點(diǎn)③

的乘積。3.適用條件:勻強(qiáng)電場(chǎng),d是沿電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間的距離。第十章靜電場(chǎng)中的能量Ed電場(chǎng)強(qiáng)度沿電場(chǎng)方向的距離

2|電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種表達(dá)1.表達(dá)式:E=④

。2.物理意義:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的⑤

與兩點(diǎn)沿

電場(chǎng)強(qiáng)度方向距離的比值。也就是說(shuō),電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向⑥

上降低的電勢(shì)。3.場(chǎng)強(qiáng)的另一個(gè)單位:伏[特]每米,符號(hào)為⑦

,1N/C=1V/m。電勢(shì)差每單位距離V/m第十章靜電場(chǎng)中的能量公式適用范圍說(shuō)明E=

任何電場(chǎng)定義式,q為試探電荷的電荷量E=k

真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q為場(chǎng)源電荷的電荷量,E表示跟場(chǎng)源電荷相距r處的某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)易錯(cuò)警示

電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)公式的比較公式適用范圍說(shuō)明E=

勻強(qiáng)電場(chǎng)d為沿電場(chǎng)線方向兩點(diǎn)間的距

離,U為兩點(diǎn)間的電勢(shì)差第十章靜電場(chǎng)中的能量判斷正誤,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“?”。1.公式U=Ed適用于所有的電場(chǎng)。

(

)2.由U=Ed可知,勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)的距離成正比。

(

)3.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等于沿電場(chǎng)線方向每單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差值。

()4.只有沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)才降低。

(

)5.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降落得最快。

()提示:公式U=Ed只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。提示:公式U=Ed中的d的含義是沿電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間的距離,故兩點(diǎn)的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離成正比。??√?√第十章靜電場(chǎng)中的能量1|公式E=

的理解及電勢(shì)的判定情境電鰻是放電能力最強(qiáng)的淡水魚(yú)類,短暫放電電壓可達(dá)550~800伏,因此電鰻

有水中“高壓線”之稱。它的發(fā)電器分布在身體兩側(cè)的肌肉內(nèi),身體的尾端為正

極,頭部為負(fù)極,當(dāng)電鰻的頭和尾觸及其他動(dòng)物時(shí),即可產(chǎn)生強(qiáng)大的電流。問(wèn)題1.若將電鰻產(chǎn)生的電場(chǎng)看成勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,電鰻頭部到尾部長(zhǎng)度為d,頭

部、尾部間的電勢(shì)差為UAB。電荷從電鰻頭部運(yùn)動(dòng)到尾部,靜電力做了多少功?請(qǐng)

分別從力和位移的角度、電勢(shì)差的角度分析。從力和位移的角度分析,靜電力做功WAB=Fd=qEd。從電勢(shì)差的角度分析,靜電力做

功WAB=qUAB。第十章靜電場(chǎng)中的能量2.比較從兩個(gè)角度計(jì)算出的功的大小,說(shuō)明電鰻頭、尾間的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系?3.在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,怎樣應(yīng)用公式E=

?能用它進(jìn)行定量計(jì)算嗎?能得出等差等勢(shì)面中等勢(shì)面越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大還是越小?4.某電鰻頭、尾相距2m,求其短暫放電產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小范圍。

從兩個(gè)角度計(jì)算出的靜電力做功相等,即qUAB=qEd,整理可得電鰻頭、尾間的電勢(shì)

差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系為E=

。在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,公式E=

只可用來(lái)定性分析問(wèn)題,由E=

可以得出結(jié)論:在等差等勢(shì)面中等勢(shì)面越密的地方場(chǎng)強(qiáng)就越大。根據(jù)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,E1=

=

V/m=275V/m,E2=

=

V/m=400V/m,故其短暫放電產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的范圍為275V/m≤E≤400V/m。第十章靜電場(chǎng)中的能量(2)d為某兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向上的距離,或兩點(diǎn)所在等勢(shì)面之間的距離。(3)可以定性分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)的相關(guān)問(wèn)題。

拓展推論1勻強(qiáng)電場(chǎng)中的任一線段AB的中點(diǎn)C的電勢(shì)φC=

。推論2勻強(qiáng)電場(chǎng)中若兩線段AB∥CD,且AB=CD,則UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD)。三點(diǎn)注意(1)只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。第十章靜電場(chǎng)中的能量

2|E-x圖像的理解及應(yīng)用

E-x圖像描述靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度E沿x軸變化的規(guī)律,結(jié)合E-x圖像可進(jìn)一步分析電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)E、電勢(shì)φ的分布規(guī)律,進(jìn)而分析有關(guān)問(wèn)題。(1)在給定了電場(chǎng)的E-x圖像后,可以由圖像確定電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況,電勢(shì)的變化

情況,E-x圖線與x軸所圍圖形“面積”表示電勢(shì)差。在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目

中,可進(jìn)一步確定粒子的電性、動(dòng)能變化、電勢(shì)能變化等情況。(2)可以由E-x圖像假設(shè)某一種符合E-x圖像的電場(chǎng),利用這種已知電場(chǎng)的電場(chǎng)線分

布、等勢(shì)面分布或場(chǎng)源電荷來(lái)處理相關(guān)問(wèn)題。

解答關(guān)于E-x圖像問(wèn)題可把握以下四點(diǎn)(1)根據(jù)E-x圖像可直接判斷電場(chǎng)強(qiáng)度,電場(chǎng)強(qiáng)度為正值,說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度方向與規(guī)定

正方向相同,電場(chǎng)強(qiáng)度為負(fù)值,說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度方向與規(guī)定正方向相反。(2)根據(jù)E-x圖像可判斷電勢(shì)的高低,由圖像確定電場(chǎng)線方向后,根據(jù)沿電場(chǎng)線方向

電勢(shì)逐漸降低,從而確定電勢(shì)的高低。第十章靜電場(chǎng)中的能量(3)將x軸上一段距離x分成很多微小單元Δx,由公式U=EΔx知,E-x圖像中曲線與x軸

所圍成的“面積”表示電勢(shì)差U。(4)據(jù)E-x圖像結(jié)合帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況可以確定帶電粒子的靜電力、加速度、靜

電力做功、電勢(shì)能變化等。第十章靜電場(chǎng)中的能量

3|φ-x圖像的理解及應(yīng)用

φ-x圖像描述的是靜電場(chǎng)中沿某一方向電勢(shì)φ隨位置x變化的情況,結(jié)合φ-x圖像可以

分析電勢(shì)φ的特點(diǎn),可進(jìn)一步分析場(chǎng)強(qiáng)E、電荷的電勢(shì)能等有關(guān)問(wèn)題。φ-x圖像有以下三個(gè)方面的應(yīng)用:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線的斜率大小,電場(chǎng)強(qiáng)度為零處,φ-x