高一物理电势差 电场强度与电势差的关系人教实验版知识精讲.docVIP

高一物理电势差 电场强度与电势差的关系人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 电势差 电场强度与电势差的关系 知识要点： 1. 掌握电势差的概念 2. 掌握电势差与电场力做功的关系 3. 掌握电势差与场强关系及使用条件 4. 掌握电势差与场强的关系的应用题 二. 重点、难点解析 （一）电势差 电势差的定义：电场中两点电势的差值。 讨论： ①由于电势是标量，所以电势差也是标量，没有方向性。 ②电势差是标量，但有正负，若为正表示 。 若为负表示，若=0表示＝。 ③注意，与 的区别 因为=－，=－，所以=－。 ④虽然选择不同的零势能面，某点的电势能值可以是不同的，但两点间的电势之差是相同的，与零势能面选取无关。 ⑤注意电势差与电压的不同，若说明是求AB两点间的电势差，则=—，有正负之分。若说明是求AB两点间的电势差=—，也有正负之分。若说明是AB两点间的电势差，未说明是还是时，则表示求电压，只求绝对值即可。 （二）电势差与电场力做功的关系 由前面讲过的知识可知，若电量为q的试探电荷在电场中A点具有的电势能为，在B点具有的电势能为，则把电荷由A位置移到B位置电场力做的功为，由电场力做功与电势能变化的关系可得=EPA-EPB，又因为，所以=q（—）=q。 注意： ① =q。在任何电场中都可以用该式求电场力做功，解决了在非匀强电场中电场力做功的计算问题。 ②在应用公式，时应注意各物理量都有符号，进行计算时应代入符号进行运算，结果的正负就说明所求物理量的大小、高低或正负。例如：将一个电荷量为的电荷从电场中的A点移到B点，静电力做功为，则A、B两点间的电势差。表示A点电势比B点电势高20V。 计算时，也可将各物理量均取绝对值代入，然后再由题意分析判断两点间的电势高低关系或其他问题。 ③在匀强电场中，由于电场力是恒力，所以我们还可以用功的计算公式处理。 ④电场力做功的单位在国际单位制中是J。 练习：若把一个电子（带电量为－e）由，若且=－1V，则从，电场力对电子做的功为 （正功还是负功），大小为，，此换算关系要熟记。 （三）电场强度与电势差的关系 1. ①的使用条件：匀强电场。 ②表示：两点沿场强方向的距离。 ③利用求电势差时，是没有正负的，但是在用时需要讨论初末位置间电势之差的正负。 2. 单位：证明在国际单位制中 3. 由U=Ed，将得U/d 的大小在数值上等于沿场强方向单位长度的电势差（在匀强电场中）。 讨论如图：在匀强电场中，沿电场线方向，、与电场线方向有一定夹角：在同一等势面上。则沿方向电势逐渐降低，因而电势降落的方向不是唯一的，而是有很多方向，且＝＝，但由于、、间的距离不同，可以说沿方向电势降落的最快，即电场强度方向是电势降落的最快的方向。 4. 区分电场强度的三个公式：、、三个公式意义不同，引入过程不同，适用范围不同，现列 公式 物理含义 引入过程 适用范围 电场强度的定义式 为反映电场的性质而引入 适用于任意电场 真空中点电荷场强的计算式 由和库仑定律导出 真空中点电荷 匀强电场中场强的 计算式 由和导出 匀强电场 5. 公式或只适用所示，点电荷Q的电场中有A、B、C=，要求比较UAB与UBc的大小，我们知道，ABBC段中各点的场强大，因此AB段的BC段的平均场强大，由可知UABU，同理，我们也可以分析出为什么在同一等势面分布图d小，所以场强必然大 【典型例题】 例1. 如图所示，一负点电荷产生的电场中有A、B两点，两点间电势差为200V，电荷量为的电荷从B移到A，它的电势能改变多少？是增加还是减少？该电荷在A、B两点的电势能哪个大?哪点场强大?哪点电势高? 解析：B移到A， 电势能的改变量 电势能是增加还是减少可分三步判定： （1）静电力是什么方向——由于移动的是负电荷，它受静电力的方向跟场强方向相反（图示向右） （2）电荷移动方向和静电力方向的关系——电荷由B向A移动，与受静电力方向相反。 （3）静电力做正功还是做负功——静电力做负功，因而电势能增加。 所以本题中电荷的电势能增加，电荷在A点的电势能较大，由点电荷场强公式，电场中，则，A点场强大，由沿电场线方向电势越来越低，可知，B点电势高，或由负电荷克服电场力做功，一定是由从高电势点移向低电势点，亦可知，B点电势高，显然，本题用电场力方向来比较电势高低更简单。 小结：通过本例介绍了判断电势能的增减、比较电势的高低的基本方法，望认真体会，熟练掌握。 例2. 下图是一匀强电场，场强E＝2×102N／C，现让一个电荷量q＝4×10-8C的负电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离x＝30cm，试求： （1）电荷从M点移到N点电势能的变化。 （2）M、N两点间的