匀强电场的电势与场强

一、匀强电场

1.定义:场强大小和方向处处相同的电场;

2.电场线分布:一组平行且等间隔的平行线;

3.实例:两块靠近的平行金属板,大小相等,互相正对,分别带等量的正负电荷,它们之间除边缘附近外均是匀强电场.

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二、电势差与电场强度的关系式

1.关系式:U=Ed或者E=U/d

2.适用条件:只有在匀强电场中才有这个关系.

3.注意:式中d是指沿电场方向两点间的距离.

4.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.

 

三、对公式U=Ed的理解

1.从变形公式E=U/d

可以看出,电场强度越大,说明沿电场线方向电势差越大,表明电势降落的越快,因此电场强度除了能描述电场的力的性质外还有另一个物理意义,那就是:电场强度是描述电场中电势降落快慢的物理量,也同时说明,沿电场线方向电势降落最快.

2.公式中的d可理解为匀强电场中两点所在等势面之间的距离,即两点之间垂直于电场线的投影距离。

3.对于非匀强电场,用公式E=U/d可以定性分析某些问题.例如等差等势面E越大处,d越小.因此可以断定等差等势面越密的地方电场强度也越大.

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现在举例来说明公式E=U/d在非匀强电场中的应用.如图所示,A、B、C是同一电场线上的三点,且dAB=dBC,由电场线的疏密程度可以看出EA<EB<EC,所以AB间的平均场强比BC间的小,即EAB<EBC,又因为UAB=dABEAB,UBC=dBCEBC,所以UAB<UBC

三、电场强度与电势差的比较

物理量 电势差U 电场强度E
定义 (1)电场中任意两点的电势之差,UAB=φAφB
(2)电荷在电场中两点间移动时,静电力所做的功跟电荷量的比值
放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值
定义式 U=W/q E=F/q