1、第五节匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理,学习目标,1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UABEd，并且能够推导出这个关系式 2、会用关系式UABEd或EUAB /d进行有关的计算 3、理解示波管的构造及工作原理，能够处理带电粒子在电场中的加速和偏转问题 4、匀强电场中 的应用和示波管原理的理解,南溪一中,理论探究,以匀强电场为例研究电势差和电场强度的关系,1沿电场线方向电势的变化,南溪一中,结论:沿电场线的方向电势越来越低,电势降低的方向一定是电场方向吗？,2沿垂直电场线方向电势的变化,南溪一中,结论:与电场线垂直的同一根线上电势相等,想一想,1在匀强电场中,两点间的电势差等于
2、 与这两点间沿 方向的距离的 ,场强的大小等于沿 每 距离上的 ,沿电场线的方向电势 .,场强,一、匀强电场中电势差与电场强度的关系,电场线,乘积,场强方向,单位,电势差,越来越低,4场强的另一个单位:_，符号_. 1N/C1V/m.,2表达式： .,3物理意义:电场强度的大小等于_每单位距离上的_；沿电场线的方向电势越来越_,V/m,沿场强方向,电势差,低,伏特每米,二、示波管原理,观察思考,阴极射线的偏转,显现光斑或图形,使电子束在竖直方向偏转,发射并加速电子,(1)电子枪：,1阴极射线管的构造,(2)偏转电极：,(3)荧光屏：,2电子在阴极射线管中的运动,电子在阴极射线管中的运动可分为三
3、个阶段.,(1)电子在阴、阳极间的电场中做 .,(2)电子在偏转电极间的匀强电场中做 .类似于重力场中的 .,(3)电子飞出金属板后做 .,加速运动,匀变速,曲线运动,平抛运动,匀速直线运动,示波器中的阴极射线管有水平和竖直两个方向上的两对偏转电极,三、实验观察：带电粒子在电场中的偏转示,3示波管的工作原理,1构造及功能,(1)电子枪：发射并加速电子,(2)偏转电极YY:使电子束竖直偏转(加信号电压) 偏转电极XX:使电子束水平偏转(加扫描电压),(3)荧光屏：显现光斑或图形,2工作原理,实验室里的示波管与上面阴极射线管的原理是一样的,只不过多了一对 电极,使用时将要观察的 加在偏转电极 上,
4、 电压(一般是由仪器自身产生的锯齿形电压)加在上,这时在荧光屏上就会显示出加在 上的随 变化的图形.,水平偏转,信号电压,YY,扫描,XX,YY,电压,时间,想一想,电子在电子枪中的运动是匀加速直线运动吗？,3对示波管原理的定量研究,(1)带电粒子的加速,电子加速原理,电子离开电子枪时的初速度为零，经过电势差为U1的电场加速后，由动能定理得：,结论：电子加速后的速度v0受加速电压的调节，U1越大， v0越大.,想一想,若电子以与电场线平行的初速度v0进入匀强电场，带电粒子做直线运动，则电子经过电场加速后的速度v为多少?,由动能定理得：,运动状态分析 电子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时
5、，受到恒定的与初速度方向成90角的静电力作用而做 .,(2)电子在匀强电场中的偏转,匀变速曲线运动,偏转问题的处理方法： 将电子的运动沿初速度方向和电场方向进行分解 沿初速度方向的分运动为 ， 满足 .,沿电场方向的分运动为v0=0的 ，离开电场时的偏转量:离开电场时的偏转角为 ，则: = =,匀速直线运动,Lv0t,匀加速直线运动,tan,电子飞出偏转电场后，不再受 作用，保持偏转角不变做 ，打在 上，显出 ,(3)电子飞出平行金属板后做匀速直线运动,电场力,匀速直线运动,荧光屏,亮斑,(4)运动规律总结,(5)几个推论,(1)粒子射出偏转电场时好像从板长l的1/2处沿直线射出，根据y/ta
6、nl/2.,(2)位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正切的1/2，根据tantan/2.,(3)若几种不同的带电粒子经同一电场加速之后再进入同一个偏转电场，粒子的侧移位移、偏转角与粒子的q、m 无关，仅取决于加速电场和偏转电场根据 ， .其中U1为加速电场的电压，U2为偏转电场的电压,场强、电势差两者比较,关于场强E的几个表达式,1、如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是( ),B,南溪一中,课堂练习：,A竖直向下，E100 V/m B水平向左，E100 V/m C水平向左，E200 V/m D水平向右，E200 V/m,2、如
7、图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且ABBC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有( ),AABC BECEBEA CUABUBC DUABUBC,ABC,南溪一中,课堂练习：,3、如图所示,实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为a50 V，b20 V，则a、b连线的中点c的电势c应为( ),南溪一中,课堂练习：,Ac35 V Bc35 V Cc35 V D无法判断,B,南溪一中,课堂练习：,4、下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是( ),A,5、如图所示，两
8、金属板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射入，且仍从正极边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( ),C,南溪一中,课堂练习：,6、平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5 cm，两板间的电压是60 V试问： (1)两板间的场强是多大？,南溪一中,课堂练习：,(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5 cm，P2点离B板也是0.5 cm,P1和P2两点间的电势差为多大？,【答案】 (1)1200 V/m (2)48 V (3)54 V 6 V,(3)若B板接地，P1和P2两点的
9、电势各是多大？,7、在匀强电场中，将一电荷量为2105 C的负电荷由A点移到B点，其电势能增加了0.1 J，已知A、B两点间距为2 cm，两点连线与电场方向成60角如图所示则：,南溪一中,课堂练习：,(1)在电荷由A移到B的过程中，电场力做了多少功？,(2)A、B两点间的电势差为多少？,(3)该匀强电场的电场强度为多大？,【答案】 (1)0.1 J (2)5103 V (3)5105 V/m,8、如图所示是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离为2cm，A和P点间的距离为1.5cm，则该电场的场强E和P点的电势P分别为多大？,南溪一中,课堂练习：,【答案】,9、一束电子流在经U
10、5000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示若两板间距离d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？,南溪一中,课堂练习：,10、如图所示是示波管的原理示意图电子从灯丝发射出来经电压为U1的电场加速后，通过加速极板A上的小孔O1射出，沿中心线O1O2进入M、N间的偏转电场，O1O2与偏转电场方向垂直，偏转电场的电压为U2，经过偏转电场的右端P1 点离开偏转电场,然后打在垂直O1O2放置的荧光屏上的P2点已知平行金属极板M、N间距离为d ，极板长度为L ，极板的右端与荧光屏之间的距离为L,不计电子之间的相互作用力及其所受的重力，且电子离开灯丝时的初速度可忽略不计,南溪一中,课堂练习：,(1)求电子通过P1点时偏离中心线O1O2的距离,(2)若O1O2的延长线交于屏上O3点,而P2点到O3点的距离称为偏转距离y,单位偏转电压引起的偏转距离(即y/U2)称为示波管的灵敏度求该示波管的灵敏度,作业,1、学习资料第五节练习题； 2、复习巩固今天所学内容；,南溪一中,
