匀强电场电势差与场强关系
匀强电场中电势差和场强的关系
06
总结回顾与拓展延伸
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
总结回顾本次内容
匀强电场中电势差与场强的关系公式
$U = Ed$，其中$U$为电势差，$E$为场强，$d$为沿场强方向的距离。该公式表明在匀强电场中， 电势差与场强成正比，与沿场强方向的距离成正比。
电势差和场强的方向关系
电场方向
电场方向对电势差有影响。在匀强电场中，沿着电场 线方向电势逐渐降低。
电荷分布
电荷分布对电势差也有影响。在点电荷产生的电场中， 电势差与点电荷的电量和距离有关。
应用举例：平行板间匀强电场
平行板电容器
平行板电容器是匀强电场的一种应用。当电容器充电后，两板间形成匀强电场，电势差与板间距离和板间电荷量 有关。
非匀强电场中的等势面不再是平面，而是曲 面。因此，在计算电势差时需要考虑到路径 的曲折程度以及曲面的形状等因素。
在非匀强电场中，电荷的移动轨迹 也不再是直线。此时，需要根据电 荷的初速度和受力情况来确定其运 动轨迹，并进而计算静电力做功和 电荷量的关系。
思考题与练习题
1. 思考题
试分析在匀强电场和非匀强 电场中移动电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时静电力做
THANKS
感谢观看
功的特点有何异同？
2. 练习题
一电荷量为$q$的点电荷在匀 强电场中从A点移动到B点，已 知A、B两点的电势差为$U$， 求静电力对该电荷所做的功。
3. 练习题
一电荷量为$q$的点电荷在非 匀强电场中沿某路径从A点移 动到B点，已知A、B两点的电 势分别为$varphi_A$和 $varphi_B$，求静电力对该电 荷所做的功。
VS
结论
电势差和场强的关系
电势差和场强的关系稿子一嘿，朋友！今天咱们来聊聊电势差和场强的关系，这可是个有趣的话题哟！你知道吗？电势差和场强就像一对好伙伴，总是形影不离。
场强呢，就像是给电荷们指路的“大力士”，它决定了电荷在电场中受力的大小和方向。
而电势差呢，就像是电荷在电场中奔跑的“成绩单”，记录了电荷从一个位置跑到另一个位置时能量的变化。
比如说，在一个匀强电场中，如果场强越大，那么相同距离的两点之间的电势差也就越大。
这就好像是在一个陡峭的山坡上，山势越陡峭（场强越大），你从山顶走到山脚时高度的变化（电势差）也就越大。
想象一下，电荷们在电场中就像一群调皮的小孩子在玩耍。
场强就像是老师在指挥他们跑的方向和速度，而电势差就是他们跑的结果，是快是慢，是高是低，一目了然。
所以说呀，电势差和场强的关系可紧密啦！我们要好好理解它们，才能在电学的世界里畅游无阻呢！怎么样，是不是觉得还挺有意思的？稿子二哈喽呀！今天咱们一起唠唠电势差和场强的关系，准备好和我一起探索这个神奇的电学世界了吗？先来说说电势差，它就像是电场中的“楼梯”，电荷从一个台阶跳到另一个台阶，能量就会有变化，这个变化就是电势差。
再看看场强，它可是个厉害的角色，就像电场中的“大力水手”，给电荷施加力的作用。
要是场强很强，那电荷受到的力就大，移动相同的距离，电势差也就会更大。
这就好比你在跑步，风的阻力越大（场强越大），你跑同样的路程会感觉越累（电势差越大）。
而且哦，电势差和场强的方向也有关系呢。
它们有时候方向相同，有时候又不同，就像两个性格有点古怪的小伙伴。
在计算上，它们也有个简单的公式来联系，E = U/d，这里的 E 是场强，U 是电势差，d 是沿电场方向的距离。
呢，电势差和场强是电学里非常重要的概念，它们相互关联，相互影响。
理解了它们的关系，咱们就能更好地掌握电学知识啦！是不是感觉还挺有趣的？。
电势差与电场强度关系
下列说法中正确的是( ) A．E＝Ud 适用于任何电场 B．E＝Fq 适用于任何电场 C．E＝kQr2适用于真空中的点电荷形成的电场 D．E是矢量，由U＝Ed可知，U也是矢量
电势差与电场强度关系
解析： E＝Ud 只适用于匀强电场，A错；E＝Fq 适用于
任何电场，B对；E＝k
Q r2
适用于真空中的点电荷形成的电
电势差与电场强度关系
• 这就是匀强电场中的电势差与电场强度的关系，其中 d为移动电荷的始末位置沿电场线方向的距离，即匀 强电场中两等势面间的距离．
• 2．方向关系：场强的方向就是电势降低最快的方 向．
• 由于电场线跟等势面垂直，只有沿电场线方向，单位 长度上的电势差才最大，也就是说电势降落最快的方 向为电场强度的方向．但电势降落的方向不一定是电 场强度方向．
物理 量 意义
大小
方向
电势差U
电场强度E
描述了电场的能的性质
描述了电场的力的 性质
数值上等于单位正电荷 从一点移到另一点时， 静电力所做的功
数值上等于单位电 荷受到的力
标量，无方向
规定为正电荷在该 点所受静电力的方 向
联系 在匀强电场中有U＝Ed
电势差与电场强度关系
•
下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法
F∝q，E 与 F、q 无关， 反映的是电 场的性质
场强与电势的关系是怎样的
场强与电势的关系是怎样的
电场强度越大，沿电场线方向电势降落越快，即单位距离上的电势差越大。
在匀强电场中有U=Ed 其中，U 为电势差，E 为电场强度，d 为沿电场线方向的距离。
1 电场强度与电势有什幺关系电场强度的大小表示沿场强方向的电势降落
的快慢。
电场强度的大小与电场中某点电势的大小没有关系，但与电势差有关系。
在匀强电场中，有：E=U/d
E 表示电场强度、U 表示电场中两点间的电势差、d 表示两点间沿场强方向的距离。
从研究的对象来看，只不过一个是可看作质点的物体，一个是电荷体重力。
从所受的力来看，一个是重力（万有引力），一个是电场力。
从能量方面来看，一个是重力对物体的高度差的效应，一个是对电荷的电势差的效应。
再从位
移方面来看，一个是对物体的高度位移（竖轴方向的位移，也就是力的方向
是的位移，重力方向为竖直方向），一个是在电力线方向上的位移，匀强电场中就是平行于电力线的直线方向上的位移。
这样电势能是与重力势能相对应，电场强度就是与重力加速度相对应，电
势就是与高度相对应。
Wg=mgh，Wq=QEd
1 场强和电势差的详细关系曾经刚学电学的时候，我一开始也困惑过，为
什幺有两个像比值定义的物理量。
但仔细想想，两者完全指的是不同的方面。
把“匀强磁场”打个比方，在一个斜率不变的斜坡上，有一个球往下滚，此时。
高中物理备课参考 电势差与电场强度的关系
要点精讲
1. 匀强电场中电势差跟电场强度的关系
U AB （1）大小关系U AB =Ed 或 E= d
如图所示的匀强电场中，把一点电荷 q 从 A 移到 B，则电场力做功为：W=qUAB且与路 径无关。另外，由于是匀强电场。所以移动电荷时，电场力为恒力，可仍用求功公式直接求 解，假设电荷所走路径是由 A 沿直线到达 B，则做功 W=F·AB·cosθ=F·q·AB·cosθ
低慢。因此电场中电势为负值，容易错选 C 项。
U AB ② 公式 E= d 表明，匀强电场的电场强度，在数值上等于沿着电场方向上单位距离
的电势降落，正是依据这个关系，电场强度的单位还有 V/m。 ③ 虽然公式 U=Ed大小。例如图是一非匀强电场，某一电场线上 A、B、C 三点 AB=BC，比较 UAB 和 UBC的大小。我们可以设想，AB 段的场强要比 BC 段的场强大，因而，UAB=E1·AB， UBC=E2BC，UAB>UBC。这里的 E1、E2，分别指 AB 段、BC 段场强的平均值。由此我们可以得出 一个重要结论：
（2）方向关系 ① 场强方向就是电势降低最快的方向
只有沿场强方向，在单位长度上的电势差最大，也就是说电势降低最快的方向为 电场强度的方向，但是，电势降低的方向不一定是场强方向。
② 电场线与等势面垂直 2. 等分法计算匀强电场中的电势
（1）在匀强电场中，沿着任意方向上相等的距离电势差都相等。如果把某两点间的距 离等分为几段，则每段两端点的电势差等于原电势差的 l／n 倍，像这样采用这种等分间距 求电势问题的方法，叫做等分法。
=E·q·BC，两式相比较，E=UAB／BC=U／d，这就是电场强度与电势差之间的关系。
说明：① 在匀强电场中，任意两点间的电势之差，等于电场强度跟这两点沿电场强度 方向上的距离的乘积。即 d 必须是沿着场强方向的距离，如果电场中两点不沿场强方向，d 的取值应为在场强方向的投影，即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离。
匀强电场电势差与电场强度的关系
①物理意义：在匀强电场中电场强 度大小等于两点间电势差大小与两点 沿电场强度方向距离的比值。
或者：电场强度在数值上等于沿电 场线方向每单位距离上的电势差。
②场强的大小反映了电势降落的快慢
③单位：伏每米（V/m） 1V/m=1N/C
判断：电势降低的方向一定就是 电场强度的方向? 电场强度方向是电势降低 方向?
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
场强与电势差的关系： U Ed 或 E U
d
1.适用条件:匀强电场 2.各物理量意义:
U—表示两点电势差(取绝对值)
E—表示匀强电场的场强
d—表示两点间沿电场线方向的距离
本式不带正负号 3.场强的单位:1V/m=1N /C
对U=Ed的讨论
①.匀强电场中的两点间的电势差大小等于电 场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 即
说明 d必须是沿电场线方向的距离
只适用于匀强电场 对于非匀强电场，可做定
C
A
BE
D
②沿着电场线方向是 电势降落最快的方向
③在匀强电场中，在同一直线上相同间距 的两点间的电势差相等．故沿任意一个方 向上，电势降落都是均匀的.
④在匀强电场中，相互平行的相等的线 段两端点电势差相等．
二、电场强度与电势差的关系
A. φc= - 35V B. φc > - 35V C. φc < -35V
D. 无法判断
bc a E
4、如图所示，A、B、C、D是匀强电场 中一正方形的四个顶点。已知A，B，C 三点的电势分别A为 15V ,B 3V ,，C 3V , 求D点的电势
试画出匀强电场的电场线
解：因为AB//CD， A
有多大？(不考虑粒子的重力）
电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系【学习目标】1、理解匀强电场中电势差跟电场强度的关系U=Ed2、会用U=Ed或U解决有关问题Ed【要点梳理】要点一、电势差与电场强度的关系1．关系式推导如图所示，在匀强电场力作用下，电荷q从A点移动到B点．静电力做功W AB与U AB的关系为W AB＝qU AB，因为匀强电场中电场强度处处相等．所以电荷q所受静电力F＝qE是一个恒力，它所做的功为W AB＝Fd＝qEd．比较功的两个计算结果得：U AB＝Ed2．匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)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．(2)公式：U AB＝Ed．要点诠释：(1)此公式只适用于匀强电场．(2)公式中d必须是沿场强方向的距离．当电场中的两点不在同一条电场线上时，d应为两点在场强方向上的投影的距离，亦为电场中的两点所在的等势面的垂直距离．距越小)的地方，场强越大．如图中左、右两端与上、下两部分比较就很明显．(4)电场强度与电势无直接关系．因为电场中某点电势的值是相对选取的零电势点而言的，选取的零电势点不同，电势的值也不同，而场强不变，零电势可以人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定．初学者容易犯的一个错误是把电势高低与电场强度大小联系起来，误认为电场中某点电势高，场强就大；某点电势低，场强就小．要点三、电场强度、电势和电势差的比较电场强度E 电势ϕ电势差U区别定义放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值在电场中两点间移动电荷时，电场力所做的功跟电荷量的比值定义式FEq=pEqϕ=WUq=方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向标量，无方向标量，无方向大小数值上等于单位电荷受到的力数值上等于单位正电荷具有的电势能数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时，电场力所物理内项做的功物理意义 描述电场的力的性质 描述电场的能的性质 描述电场的能的性质联系 ①场强的方向是电势降落最快的方向，但电势降落的方向不一定是场强的方向②电势与场强大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大；场强为零的地方，电势不一定为零；场强大的地方，电势不一定高③场强的大小等于沿场强方向每单位长度上的电势降落，即U E d=或U ＝Ed(匀强电场) ④电势差等于电场中两点电势间的差，即ab a bU ϕϕ=-要点四、 电场强度的三个公式的区别区别 公式物理含义 引入过程 适用范围 F E q = 是电场强度大小的定义式 F q ∝，F q 与F 、q 无关，是反映某点电场的性质适用于一切电场 2Q E k r = 是真空中点电荷场强的决定式 由F E q =和库仑定律导出 在真空中，场源电荷Q 是点电荷U E d = 是匀强电场中场强的决定式 由F ＝qE 和W ＝qU 导出匀强电场 说明：在选取物理公式时一定要注意公式的适用条件，应用时还要理解公式中各量的物理意义．要点五、用“等分法”计算匀强电场中的电势在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距两点间的电势差相等．如果把某两点间的距离等分为n段，则每段线段两端点的电势差等于原电势差的1/n倍，像这样采用这种等分间距求电势的方法，叫做等分法．要点诠释：(1)在已知电场中几点的电势时，如果要求其他某点的电势，一般采用“等分法”在电场中找与待求点的电势相同的等势点．等分法也常用在画电场线的问题中．(2)在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点电势差相等，用这一点可求解电势．【典型例题】类型一、匀强电场中电场强度与电势差的关系例1、关于匀强电场中场强和电势差的关系，下列说法正确的是( )A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B．沿电场线方向，任何相同距离上电势降落必定相等C．电势降低的方向必是场强方向D．在相同距离的两点上，电势差大的其场强也大【思路点拨】正确理解匀强电场中场强与电势差的关系，注意场强的方向是电势降低“最快的”方向。
电势差与电场强度的关系
第六讲电势差与电场强度的关系一、知识框图：二、重点详解：1.匀强电场中电势差与电场强度的关系：⑴.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。
⑵.公式：UAB=Ed2.场强E的另一种表述：⑴.在匀强电场中，电场强度在数字上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。
⑵.公式：E=UAB d⑶.单位：伏[特]每米（V/m）。
1V/m=1N/C。
3.场强、电势差的区别：三、题型归纳：【电势差与电场强度的关系】1.关于匀强电场电势差和场强的关系，错误的说法是（）A.在相同距离的两点上，电势差大的其场强也必定大；B.任意两点间的电势差等于场强和这两点距离的乘积；C.电势减小的方向必定是场强的方向；D.沿电场线的方向任意相同距离上的电势差必定相等。
2.下列对于公式E=Ud的理解，错误的是（）A.它仅适用于匀强电场；B.在匀强电场中，场强的数值等于每单位距离上降低的电势；C.场强的另一单位V/m，适用于任何电场；D.只要测出两点的电势差和两点的间距，就可算出电场强度。
3.如图所示，MN是一负的点电荷电场中的一条电场线，场强方向由M指向N，ab=bc，a、b、c三点的场强和电势分别为E a、E b、E c和f a、f b、f c，则下列关系正确的是（）A.E a＞E b＞E c；B.E a=E b=E c；C.f a＞f b＞f c；D.f a-f b=f b-f c。
4.AB是电场中的一条电场线，若将一负电荷从A点处自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图所示，则A、B两点的电势高低和场强的大小关系是（）A.f A＞f B，E A＞E B；B.f A＞f B，E A＜E B；C.f A＜f B，E A＞E B；D.f A＜f B，E A＜E B。
5.如上图为某一电场的电场线和等势面分布，其中图中实线表示电场线，虚线表示等势面过a、b两点的等势面电势分别为φa=5V，φC=3V那么a、c连线的中点B的电势φb为（）A.φb=4V；B.φb>4V；C.φb<4V；D.上述情况都有可能。
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(3-1-12)1.6匀强电场的电势差与场强关系
一、课前复习与预习
1、回忆什么是电势差
2、电势差如何计算
3、推导在匀强电场中U AB=Ed AB，并说明式中d AB的含义
4、为什么场强的单位可以是V/m
二、本节学习目标
知识与技能：能推导U AB=Ed AB，在推导过程中知道此式的适用范围及d AB 的含义
能用U AB=Ed AB进行一般计算
过程与方法：在推导和应用U AB=Ed AB分析问题的过程中，体会认识结论适用范围的方法
情感、态度与价值观：在推导和应用U AB=Ed AB分析问题的过程中，树立在应用公式求解问题的过程中注意适用范围的意识与习惯
三、学习重点与难点：
重点：U AB=Ed AB的正确理解与应用
难点：对U AB=Ed AB中d AB的正确理解
四、课堂活动与练习
1、（对U
AB =Ed
AB
中d
AB
的正确理解）若AB两点间的直线距离为l，判断以下情
况中AB两点沿电场线方向的距离d
AB
2、（用U
AB =Ed
AB
求解场强与电势差）如右图所示，匀强电场中有a、b、c三
点，ab＝5 cm，bc＝12 cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a点移到b点，电场力做功为W1＝
1.2×10－7 J ，求：
(1)ab 两点间的电势差U ab
(2)该电场的场强大小E
(3)bc 两点间的电势差U bc
2、关于U=Ed ，下列说法中正确的是（ ）
A 、在匀强电场中，两点间的电势差与场强及两点沿电场线方向上的距离有关
B 、由d U
E 知，场强与U 成正比，与d 成反比
C 、式中d 为两点的距离
D 、此式可以用于所有电场中
E 、由此式可知，场强的单位可以是V/m
五、课后综合练习
1、如右图所示，匀强电场中有a 、b 、c 三点，ab ＝5 cm ，bc ＝12 cm ，其中ab 沿电场方向，bc 和电场方向成60°角，ab 两点间的电压U ab 与bc 两点间的电压U bc 比是多少
2、如右图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势线间的电压相等。
一正电荷（仅受电场力作用）在φ3上时，具有动能20 J ，它运动到等势线φ
1上时，速度为零。
令φ2＝0，试分析以下问题：
（1）这个过程中动能的变化量
（2）这个过程中电场力做的功
（3）这个过程中电势能的变化量
（4）电场力对该电荷从φ3到φ2做的功W 32与从φ2到φ1做的功W 21的关系
（5）该电荷在φ2的动能
（6）电荷在φ1、φ3两等势线上的电势能分别多大
六、总结与梳理
1、学完本节内容，你学到了哪些新知识？有哪些收获？
2、学完本节，通过练习，你觉得哪些知识掌握了，哪些还不够好？。