“電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系”屬于高中物理電場(chǎng)那一部分里的核心考點(diǎn),常常會(huì)結(jié)合著電場(chǎng)線、等勢(shì)面以及圖像方面的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行考查,以下會(huì)從核心公式、適用條件、推論以及解題思路這幾個(gè)方面展開(kāi)梳理 。

一、核心公式:U=Ed的推導(dǎo)與理解
1. 公式推導(dǎo)
勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力對(duì)電荷做功有兩種表達(dá):
以力的視角來(lái)看,會(huì)得到這樣的情況,W等于F與d相乘,等于q與E后再跟d相乘,這里面的d是電荷沿著電場(chǎng)方向所產(chǎn)生的位移 。
從能量方面來(lái)看,存在這樣一個(gè)關(guān)系,W等于qU,其中U指的是電荷起始位置與最終位置之間的電勢(shì)差 。
兩式聯(lián)立得: U = Ed 。
2. 適用條件
只是適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),因?yàn)樵诜莿驈?qiáng)電場(chǎng)當(dāng)中,E的大小以及方向會(huì)隨著位置發(fā)生變化高中物理電場(chǎng)專(zhuān)題二圖像,所以沒(méi)辦法直接運(yùn)用“Ed”來(lái)對(duì)電勢(shì)差進(jìn)行計(jì)算,。
公式里的“d”呢,得說(shuō)是沿著電場(chǎng)方向的那個(gè)距離才行呀起步網(wǎng)校,要是位移方向跟電場(chǎng)方向存在夾角θ,那就得取投影呢,也就是 d 等于 L 乘以 cosθ ,這里的 L 是實(shí)際位移的大小哦。

二、關(guān)鍵推論與應(yīng)用

1. 電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的定性關(guān)系
在勻強(qiáng)電場(chǎng)里頭,場(chǎng)強(qiáng)E要是越大的話,那在相同的距離范圍之內(nèi),電勢(shì)差U就會(huì)越大,也就是說(shuō)場(chǎng)強(qiáng)這個(gè)東西呢,它是用來(lái)描述“電勢(shì)變化快慢”的物理量,這就好比在重力場(chǎng)當(dāng)中,“重力加速度是高度變化快慢的量度”一樣 。
2. 與等勢(shì)面的結(jié)合
根據(jù)U = Ed能夠知道,等差等勢(shì)面當(dāng)中,越密的那些地方處,場(chǎng)強(qiáng)是越大的,這主要是因?yàn)楫?dāng)U相等的時(shí)候,d越小那么E就越大,此情況與電場(chǎng)線疏密所呈現(xiàn)的規(guī)律相契合。
3. 非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的近似處理
在并非勻強(qiáng)的電場(chǎng)當(dāng)中,要是選取極為短的距離Δx這個(gè)情況,能夠認(rèn)為在該小段的范圍之內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E近乎不發(fā)生改變,在這個(gè)時(shí)候電勢(shì)差Δφ約等于E乘以Δx,而這樣的思考方法常常被用于結(jié)合電場(chǎng)強(qiáng)度E與距離x的圖像來(lái)求取電勢(shì)差,這里所說(shuō)的圖像與x軸所圍成的那部分“面積”代表著電勢(shì)差,需要留意的是電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向?qū)τ陔妱?shì)差正負(fù)所產(chǎn)生的影響 。

三、常見(jiàn)題型與解題思路
1. 勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差的計(jì)算
步驟:首先,要確定電場(chǎng)的方向,進(jìn)而找出等勢(shì)面的分布情況,因?yàn)殡妶?chǎng)線與等勢(shì)面是相互垂直的;其次,計(jì)算兩點(diǎn)沿著電場(chǎng)方向的距離d;最后,代入公式U = Ed進(jìn)行求解,注意U的正負(fù)情況,由于沿電場(chǎng)方向電勢(shì)會(huì)降低,所以當(dāng)起點(diǎn)電勢(shì)高于終點(diǎn)時(shí)U為正。

平行板構(gòu)成的電容器之間存在著勻強(qiáng)電場(chǎng),板與板之間的距離是5厘米,電場(chǎng)強(qiáng)度為2乘以10的3次方伏特每米,那么兩板之間的電勢(shì)差U等于2乘以10的3次方乘以0.05,結(jié)果是100伏特。
2. 由電勢(shì)差求場(chǎng)強(qiáng)方向或大小
關(guān)鍵在于,憑借“在勻強(qiáng)電場(chǎng)里,平行并且等距的線段兩端電勢(shì)差彼此相等”這一條件來(lái)確定等勢(shì)點(diǎn),接著由此畫(huà)出等勢(shì)面,之后根據(jù)“電場(chǎng)線與等勢(shì)面相互垂直且是由高電勢(shì)朝著低電勢(shì)的方向”去確定場(chǎng)強(qiáng)方向;要是已知U和d,那就直接運(yùn)用E = U/d來(lái)求取大小。
3. 與圖像結(jié)合的綜合題(如φ-x圖像)
在φ - x圖像里高中物理電場(chǎng)專(zhuān)題二圖像,斜率的絕對(duì)值能用來(lái)表示場(chǎng)強(qiáng)大小,這是因?yàn)镋等于|Δφ/Δx| 且對(duì)應(yīng)U等于Ed的變形,斜率的正負(fù)可以反映場(chǎng)強(qiáng)方向,當(dāng)斜率為負(fù)時(shí),E沿 +x方向,當(dāng)斜率為正時(shí),E沿 -x方向,這就是勻強(qiáng)電場(chǎng)中φ - x圖像會(huì)呈現(xiàn)為傾斜直線的核心特征 。
四、易錯(cuò)點(diǎn)提醒
·混淆彼“距離”與此“沿電場(chǎng)方向的距離”:要是兩點(diǎn)間連線并非順著電場(chǎng)的方向,那就得先將此兩點(diǎn)之間的間距朝著電場(chǎng)方向去進(jìn)行投影,之后再代入到相應(yīng)的公式當(dāng)中。
忽略U的正負(fù),U的正負(fù)是由兩點(diǎn)電勢(shì)高低而決定,關(guān)系如(U?b =φ? -φb ),計(jì)算的時(shí)候要結(jié)合電場(chǎng)方向來(lái)判斷電勢(shì)變化趨勢(shì),。,計(jì)算時(shí)需結(jié)合電場(chǎng)方向判斷電勢(shì)變化趨勢(shì)。
把上述內(nèi)容掌握之后,能夠運(yùn)用典型例題,這些例題包括平行板電場(chǎng)里帶電粒子運(yùn)動(dòng)和電勢(shì)差聯(lián)合的情況,以及通過(guò)等勢(shì)面分布來(lái)求取場(chǎng)強(qiáng),以此強(qiáng)化應(yīng)用,著重練習(xí)“找d”以及“定方向”這兩個(gè)關(guān)鍵步驟。
