电势差与电场强度的关系
一、电势差与电场强度的区别
物理意义
电势差UAB
描述电场能的变化的性质
电场强度E描述电场力的性质
定义
UAB
WABq
EFq
单位
伏特(V)
NC或Vm
标矢性
标量,有正负,正负只表示电矢量,方向为放在电场中的正
势的高低
电荷的受力方向
描述方法
等势线
电场线
二、匀强电场中电势差与电场强度的关系
匀强电场中,电场强度为E,A、B为电场中两
点,沿场强方向的距离为d,AB两点间电势差为UAB,则
CL
θ
放入试探电荷q,并且由A移动到B点,电场力A
B
做的功为
WABFdqEd,或者WABqUAB,
d
这两种表示方法的计算结果相同,则有qEdqUAB,即UABEd。
在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。
电场强度与电势差的关系也可以写做EUAB,在匀强电场中,电场强度的大小等于d
两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。场强方向由电势高的等势面指向电势低的等势面,且电势降低最快的方向。
若把试探电荷从A移动到与B电势相同的C点,电场力做功为
WAC
qELcos
,或者WAC
qUAC,即UAC
ELcos
Ed,因此E
UACd
。
注意d为两点沿电场强度方向的距离。
【例1】、U与E关系应用
带有等量异号电荷、相距10cm的无限大平行板A和B之间电势差UAB2000V。两平行板中C点距B板3cm,D点距A板2cm。
(1)C、D两点哪点电势高?两点的电势差UCD等于多少?
(2)如果令B板接地(B0),则C和D的电
势C和D各是多少?如果令A板接地,则C和D各
是多少?在这两种情况下,UCD相同吗?(3)一个电子从C点移动到D点,静电力做多少
D
P
C
A板B板
f功?如果使电子先移动到P点,再移动到D点,静电力做
的功是否会发生变化?
A
B
【例2】等分法求电势
如图,A、B、C、D在某匀强电场中,且为矩形的四个
顶点,AB间距离为23cm,AD间距离为2cm。其中
D
C
A2V,B5V,C4V,求:
(1)D点的电势;(2)匀强电场的电场强度。
由此可见,在匀强电场中,两点连线平行且相等,则两点间的电势差相等。【例3】UWq与UEd的综合应用匀强电场中有A、B、C三点构成三角形,边长均为4cm,将一带电荷量q10×1010C
的正电荷不计重力从A点移到C点,电场力做功为3×109J,若把同一电荷从A点移到B点,电场力做功也为3×109J。那么该电场的场强是多大
思考:对比电场强度的三种不同表达式的适用范围:计算电场强度的公式
适用范围
EFq
场强的定义式
适用于任何电场
QEk
r2
点电荷电场强度的决r