电势差与电场强度的关系
主编:黄冈中学物理集体备课组
1、电场强度和电势差分别是从力和能的角度描述电场的物理量,它们分别与电荷在电场中受的电场力和电场力对电荷做功相联系.正像力和功有关系一样,场强与电势差也有一定的关系.
匀强电场中,有
W电=qU
又W电=qEd
∴U=Ed
2、在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积.
3、公式:U=E·d或E=U/d
4、说明
①公式U=E·d或E=U/d中d必须是沿场方向的距离.如果ab间距L不沿场强方向,计算时,d的取值为L在沿场强方向的投影长度,即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离.如图所示
②E=U/d是用于求匀强电场场强的公式.
③由公式又得出了一个场强的单位:“V/m”,且1V/m=1N/C.
思考:
(1)如图是一非匀强电场,某一电场线上A、B、C三点
,比较UAB和UBC的大小.
(2)在同一幅等差等势面中,为什么等势面越密的地方场强越大?
答案:
(1)由电场线分布可知,AB段的任一点的场强都大于BC段任一点的场强,故AB段场强的平均值E1大于BC段场强的平均值E2,又
故UAB>UBC.
(2)在同一幅等势面中相邻等势面间的电势差相等,如果相邻等势面的间距越小(等势面越密),场强E=U/d就越大。
二、电场强度三个公式的对比
特别提醒:在选取物理公式时,首先要注意公式的适用条件,然后判断题目申物理情境是否满足公式的适用条件.
三、E=U/d的两个重要推论
(1)在匀强电场中,两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等.
当线段与场强平行时,由U=Ed可知,d相等,U相同;当线段与场强不平行时,只要沿场强方向的长度相等,U相同.如图所示,ABCD中,UAB=UDC,UBC=UAD.
(2)电势随空间位置变化越快,电场强度越强。
由
可知速度是位移对时间的变化率,位移随时间变化越快,速度越大;同理由E=U/d可知,电场强度是电势差对空间位置的变化率,电势随空间变化的快慢,反映了电场强度的大小,场强方向是电势降落最快的方向.
例1、图中A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20