电势差与电场强度的关系 制作 王本旺
教学目标:1、理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系.
2、对于公式U=Ed要知道推导过程;能够熟练应用U=Ed解决有关问题.
教学难点:U=Ed及其成立条件;电势与场强无直接关系
能力目标:分析综合能力,理解推理能力
教学过程
一、学生预习案
1、物质存在的两种方式:实物和场
2、电场的两大性质:
①力的性质:由电场强度描述E,可用电场线形象表示.
②能的性质:由电荷在电场中某点的电势描述,可用等势面形象表示.
3、看知识结构图:复习巩固旧知识 引出新课
4、电场力移动电荷对电荷做功.会导致电势能发生转化(因为功是能量转化的量度)做功的多少决定了能量转化的数量.
从电荷是否移到零参考点做功中,定义了电势和电势差的概念.移到零参考点做功跟电荷量的比值定义了某点的电势;两个点间移动做功跟电荷量的比值定义了两点间的电势差;
二、学生导学案
1、 引入:场强是跟电场对电荷的作用力相联系的,电势差是跟电场力移动电荷做功相联系的.那么场强与电势差有什么关系呢?我们以匀强电场场为例来研究.
2、电势差和电场强度的关系
问题1:如图所示匀强电场E中,正电荷q在电场力作用下从A点沿电场方向移动到B点,已知A B两点之间的距离为d,分析电场强度E与电势差UAB之间有什么关系?
在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势场等于场强和这两点间距离的乘积. UAB = E d 或E=UAB/d
问:如果不是沿场强方向的呢?(学生可以进行讨论分析)
关于公式U= Ed的说明:
(1)、U为两点间电压,E为场强,d为两点间距离在场强方向的投影.
(2)、由U= Ed,得E=U/d,可得场强的另一个单位: V/m
注:此公式只适用于匀强场.
3、例题:
在匀强电场中如图中所示分布着 A、B、C三点.当把一个电量q=10-5C的正电荷从A沿AB线移到B时,电场力做功为零;从B移到C时,电场力做功为-1.73*10-3J.试判断该电场的方向,算出场强的大小.
解析: 将电荷由A移至B时电场力不做功,说明A、B两点在同一等势面上.又由于是匀强电场,等势面为平面,故AB面为一等势面.再由将正电荷由B移至C时克服电场力做功可知,C点电势高于B点电势.场强方向如图所示.
由W=qU得UBC=-1.73*10-3/10-5(V)
又由公式E=U/d可得 E=1000(V/m)
4、总结:
1、电势差UAB 跟移动电荷的路径无关,只与A、B的位置有关.
2、场强E的方向是电势降落最快的方向.
3、应用:在匀强电场中,两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等.
4、在非匀强电场中,等势面密处场强大,等势面疏处场强小.
5.电场强度三个公式的区别:
公式 公式含义 适用范围
是电场强度的定义式
任意电场
是真空中点电荷电场的场强计算公式
真空中点电荷电场
是匀强电场的场强的计算公式 (d为沿场强方向的距离)

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