物理人教版 (2019)3 电势差与电场强度的关系备课ppt课件

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两极板上的电荷越多，电势差越大，极板间场强越大。
电场强度的大小和电势差正相关
从简单到复杂从低级到高级
即：匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。
如图所示，如果A、B两点不在同一条电场线上，以上结论还成立吗？
注意：d一定是两点沿电场方向的距离！
匀强电场中，电场强度与电势差的关系
1）由变形式可以得到电场强度的单位是什么？ ——V/m2）如何证明电场强度的两个单位是相同的？ ——1V/m=1J/(C.m)=1N/C3）变形式有什么样的物理意义？ ——电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。
4）运用变形式怎样解释电场线密的地方等势线也密？
电场强度与电势差的关系
每相邻两条等势线间的电势差是相等的
5）类比a=Δv/Δt，加速度描述的是速度随时间变化的快慢，加速度是速度对时间的变化率。则E=U/d可以怎么理解？——E=U/d=Δφ/Δx，电场强度描述的是电势随空间位置变化的快慢，电场强度是电势对空间位置的变化率。
●如图，图中虚线为等势线，B、C、D三点位于同一等势线上。问题1：比较A与B、A与C、A与D间电势差的大小UAB___UAC___UAD。问题2：电势沿AB、AC、AD三条线哪一个降落最快？______。问题3：电势降落最快的方向与电场强度的方向是什么关系？
电场强度方向指向电势降落最快的方向！
6）电场强度方向还可以怎么认识？
例题1.如图所示，真空中平行金属板M、N之间的距离d为0.04 m，有个2×10-15 kg的带电粒子位于M板旁，粒子的电荷量为8×10-15 C，给两金属板加200 V直流电压。
(1)求带电粒子所受的静电力的大小。(2)求带电粒子从M板由静止开始运动到N板时的速度大小。(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题(1)(2)的答案又如何？
(1)求带电粒子所受的静电力的大小。(2)求带电粒子从M板由静止开始运动到N板时的速度大小。
解：(3)当d‘＝2d 时，E'＝U/ d'＝E/2， F'＝E'q＝F/2，a'＝F'/m＝a/2，则
F'＝F/2=2×10-11N
从力和能的两种观点解决问题
(3)如果两金属板距离增大为原来的2倍，其他条件不变，则上述问题(1)(2)的答案又如何？
只要加速电压U是一定的，带电粒子加速后所获得的动能就是一定的。
上述例题中，M、N 是两块平行金属板，两板间的电场是匀强电场。如果 M、N 是其他形状，中间的电场不再均匀，例题中的三个问题还有确定答案吗？为什么？
●由于是非匀强电场，故静电力就没有确定答案；●由于静电力是变力，故牛顿运动定律求解就不太方便。但动能定理可以，由于静电力做功W=qU只与两板间的电压有关，故速度答案不变。
用力和能两种观点解决问题
例题2.如图是密立根油滴实验的示意图。油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到图中两极板之间的匀强电场中。油滴由于摩擦而带电，调节两极板之间的电压，当极板间电压为U时，恰好使某个油滴悬浮。若测得悬浮油滴的质量为m，两极板之间的距离为d，重力加速度为g，求：（1）悬浮油滴带什么电荷；（2）悬浮油滴的电荷量大小。
场强方向竖直向下，故油滴带负电荷。
美国· 罗伯特-安德鲁-密立根 （1868-1953）
密立根发现所有油滴所带的电荷量都等于某个电荷量的整数倍，该电荷量为元电荷，因此他获得了1923年诺贝尔物理学奖。
例题3.安全用电尝试中，有一个涉及“跨步电压”现象的问题。什么是“跨步电压”？如果遇到地面漏电，应该如何避免“跨步电压”？
跨步电压指电气设备发生接地故障时，在接地电流入地点周围电位分布区行走的人，其两脚之间的电压。
在特定范围内，E没有办法减小，可以通过减小d来减小电势差U。