課時1 電場強度與電勢差的關(guān)系
[學(xué)科素養(yǎng)與目標要求]
物理觀念:理解勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系:U=Ed或E=,了解其適用條件.
科學(xué)思維:1.會推導(dǎo)關(guān)系式U=Ed.2.能利用關(guān)系式U=Ed分析非勻強電場相關(guān)問題.3.對比有關(guān)電場強度的三個表達式及適用條件,并在具體問題中準確選用公式解決有關(guān)問題.
探究場強與電勢差的關(guān)系
1.探究過程:如圖1,在勻強電場中,電荷q從A點移動到B點.(AB與電場線平行)
圖1
(1)靜電力做功W與電勢差U的關(guān)系為W=qU.
(2)靜電力做功W與電場力qE的關(guān)系為W=qEd.
2.關(guān)系表達式:
(1)U=Ed.
(2)E=,電場強度的單位為伏/米,符號V/m.
(3)適用條件:勻強電場,d是沿電場強度方向兩點間的距離.
1.判斷下列說法的正誤.
(1)公式U=Ed適用于所有電場.(×)
(2)由U=Ed可知,勻強電場中兩點間的電勢差與這兩點的距離成正比.(×)
(3)勻強電場的場強值等于沿電場強度方向每單位長度上的電勢差值.(√)
(4)在勻強電場中,任意兩點間的電勢差等于場強與這兩點間距離的乘積.(×)
2.如圖2所示,在場強為E=1.0×102V/m的勻強電場中,有相距d=2.0×10-2m的A、B兩點,A、B連線與電場方向的夾角為60°,則A、B兩點間的電勢差為________V.
圖2
答案 1.0
解析 U=Edcos60°=1.0×102×2.0×10-2×V=1.0V.
一、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系
如圖所示的一個勻強電場,場強大小為E,A、B是沿電場方向上的兩點,其電勢差為UAB,A、B之間相距為d.現(xiàn)將一個電荷量為q的電荷由A移到B.
(1)從力和位移的角度計算靜電力所做的功;通過A、B間的電勢差計算靜電力做的功.
(2)比較兩次計算的功的大小,說明電勢差與電場強度有何關(guān)系.
(3)B、C在同一等勢面上,UAC與電場強度有何關(guān)系?
答案 (1)WAB=Fd=qEd WAB=qUAB
(2)兩次做功大小相等 UAB=Ed
(3)UAC=Ed
1.勻強電場中電場強度與電勢差的關(guān)系
(1)大小關(guān)系:由E=可知,電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢,電場強度是電勢差對空間位置的變化率,電勢沿電場強度方向隨空間變化的快慢反映了電場強度的大小.
(2)電場中電場強度的方向就是電勢降低最快的方向.
2.由公式U=Ed可以得到下面兩個結(jié)論: