高二物理电场强度和电势差的关系知识精讲 人教实验版.doc

用心爱心专心高二物理电场强度和电势差的关系知识精讲人教实验版一.本周教学内容：第六节电场强度和电势差的关系二.知识重点掌握电势差与电场强度的关系，通过对电场力做功的两种不同方式的比较推导得出电势差与电场强度的关系。三.重点、难点解析1.匀强电场中电势差跟电场强度的关系（1）大小关系=Ed或E=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=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。②公式E=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只适用匀强电场，但在非匀强电场问题中，我们也可以用此式来比较电势差的大小。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：事实上，在同一幅等势面图中，我们往往把每两个相邻等势面间的电势差取一个定值，如果等势面越密，即相邻等势面的间距越小，那么场强E=U/d就越大④场强与电势无直接关系。因为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。（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。（2）在已知电场中几点的电势时，如果要求其他某点的电势时，一般采用“等分法”在电场中找与待求点电势相同的等势点。等分法也常用在画电场线的问题中。（3）在匀强电场中，相互平行，相等长度的线段两端电势差相等。用这一点可求解电势。例：如图所示，A，B，C，上是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A，B，C三点的电势分别为φA=15V，φB=3V，φC=－3V，求D点的电势。解析：因为AB∥CD，故φA－φB=φD－φC，解得φD=9V。3.电场强度的三个公式的区别4.等势面的两个特例（1）静电平衡状态下导体是一个等势体，导体表面是等势面因处于静电平衡状态下的导体内部的场强为零，因此在导体内移动电荷时，电荷受到电场力为零，故电场力不做功。所以任意两点间的电势差也为零，因而是等势体。导体表面场强与表面垂直，电荷在表面任意两点移动时，电场力与位移垂直，也不做功，故表面是等势面。带电导体处于它自身所带电荷的电场中，故带电导体是一个等势体，表面是一个等势面。（2）地球是一个大的等势体地球是一个大导体，处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体，实际中常取地球的电势作为零电势，故与地球相连的导体也是零电势了。我们在很多问题中看到的“接地”。就是把那个导体或那点的电势当做零电势了。如考题5中Q板接地，则Q板电势为零。5.电场强度与电势的关系电势为零处场强就为零吗?电势越高场强就越大吗?因场强等于沿场强方向上单位距离上的电势差，它是电势在长度上的变化率，由此可知，电势为零，但电势在长度上的变化不一定为零，就像速度为零，加速度不一定为零一样，因此场强不一定为零，例如，在等量异种点电荷的连线的中垂线上，电势为零，但其上各点的场强却不为零。电势高，但电势不一定随长度变化，就像速度大加速度可能为零一样，场强也可能为零。例如，静电平衡状态的导体，电势可能很高，但导体上电势处处相等，不变化，故其内部场强处处为零两者比较一下：【典型例题】[例1]如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为10-8C的正点电荷从A点移到B点，电场力做功为3×10-6J，将另一电荷