1、匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理,知识回顾,电场,力的性质,能的性质,电场强度,电势差,可见电场强度（力的性质）和电势差（能的性质）都反映了电场的性质，那么它们之间有什么联系呢？,探究场强与电势差的关系：问题一：如图所示，匀强电场的电场强度为E，A、B两点在同一条电场线上，但在两个不同的等势面上，它们之间的距离为d，电势差为UAB，求场强与电势差的关系。,W=qUAB,F=qE,W=Fd=Eqd,UAB=Ed,问题二：在场强为E的匀强电场中，将一个带电量为q的正电荷由A点移动到B点，电场力做了多少功？A、B两点间的电势差是多少？从A到C呢？ 其中AB=S,AC=d；AB和AC的夹角
2、为a。,a,解：F=EqWABFScosa,EqScosa,UABW/qEScosaEd,WACFdEqd,UACW/qEd,因此：从A到B，电场力做了EqScosa的功， A、B两点间的电势差是Ed，从A到B与从A到C相同。,一、匀强电场中电势差与电场强度的关系,【几点说明】1.适用条件:只适用于匀强电场2.各物理量意义:U表示两点电势差(取绝对值)E表示匀强电场的场强d表示两点间沿电场线方向的距离注：本式计算时不带正负号，可以根据电场线方向判断U的正负。 3.场强的单位:1N /C=1V/m,场强与电势差的关系：,4.可用U=Ed定性分析非匀强电场的电势差,U=Ed,E=U/d,公式说明：
3、在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。,公式说明：在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。,温馨提示：,【小结】电场强度的计算方法：,此式只适用于点电荷所产生的电场，Q为场源电荷。,此式可以适用于任意电场，q为试探电荷。,此式只适用于匀强电场，d为沿电场线的距离。,三个场强公式的区别：,公式EF/q，它是电场强度的定义式，不是E的决定式，E由电场自身决定，式中q是检验电荷的电量，F是检验电荷在电场中所受的力，公式明确表述了度量电场强度及方向的方法，是普遍适用的公式。,EkQ/r2是真空中点电荷产生的电场的场强决定式，式中Q是产生电场的电荷的
4、电量，公式明确表述了点电荷电场的场强由哪些因素决定，是怎样的函数关系，该式仅适用于真空中点电荷产生的电场。,EU/d是匀强电场中电势差跟场强的关系的式子，d是两等势面之间的距离，场强的方向指向电势降落最快的方向，该公式仅适用于匀强电场，对一般电场，如果两点距离很近，可认为场强没有变化，则EU/x。,描述电场的物理量,电场强度（E),电场力(F) F=Eq,电势能的变化WAB=UABq,电势差(UAB),移动电荷q电场力做功,电 场,电荷,【例题1】下列粒子从初速度为零的状态，经过电压为U的电场后，那种粒子的速度最大？A.质子 B.氘核 C.粒子 D.钠离子,【答案】A,【例题2】如图所示，一匀
5、强电场中有一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离都是2cm，则该电场的电场强度为 .V/m，到A点距离为1.5cm的P点的电势为 .V。,【答案】,【例题3】如图所示，在电场强度为E=2103V/m的匀强电场中，有三点A、M和B，AM=4cm，MB=3cm，AB=5cm，且AM边平行于电场线，把一电量q=210-9C的正电荷从B点移到M点，再从M点移动到A点，电场力做功为多少？,【答案】 W=1.610-9(J),【例题4】如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可得：D点的电势UD= V.,【答案】
6、 UD=9V,阅读材料 元电荷的测定密立根油滴实验,密立根油滴实验装置,解：,因而，悬浮油滴的电荷量为：,通过实验，密立根发现所有油滴所带电量都是元电荷的整数倍。,从喷雾器喷出油滴，调节观察窗口上下极板间电压U和距离d恰好使某个质量为m、电量为q的油滴悬浮，则q为多少？,知识探究：,（1）带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?,该粒子带负电。,带电粒子的平衡,（2）如图所示，在真空中有一对平行金属板，板间距离为d，两板间加以电压U，两板间有一个带正电荷量为q的带电粒子 (不计重力) ，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？,二、带电粒子在电
7、场中的运动,1、带电粒子的加速,若不计粒子重力，则该粒子沿电场线做匀加速直线运动。,由动能定理得：,由此可得：此粒子到达负极板时的速度为：,【重要说明】带电粒子重力的处理 （1）.基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，一般可以忽略。 （2）.带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，一般不能忽略。,【针对训练】,解：,电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电场力做功全部转化为电子的动能。,由动能定理得:,若电子从小孔射出后,垂直进入某一匀强电场中,它会怎样运动?,如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB100V，一个质量为m=2.010-12kg、电量为q=-5.010-8C
8、的带电粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力）,q为负,【针对训练】,2、带电粒子在电场中的偏转问题,偏转距离,偏转角,例：一质量为m，电量为q的正离子以初速度V0平行板射入电场。板间距离为d，电压为U，板长为L。,1进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场（高中阶段只研究这种方式）。 2受力特点：静电力大小不变，且方向与初速度v0的方向垂直。 3运动特点：做匀变速曲线运动，与力学中的平抛运动类似（叫类平抛运动）。,-,-,-,-,-,-,-q,d,l,U，,处理方法： 运动合成与分解,时 间：,加速度：,电场方向的位移
9、：,电场方向的速度：,出电场时的方向：,运动规律小结：,时 间：,加速度：,【例题5】如图所示，质量为m，带电量为q的离子以v0的速度，沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150角飞出则A、B两点间的电势差是多少?,1500,E,A,B,解:离子做类平抛运动,由速度分解,V0,3、带电粒子先加速再偏转情况：,结论：粒子的偏转角和偏转距离与粒子的m、q无关，只与加速电场和偏转电场有关，即不同的带电粒子从静止由同一加速电压加速后进入同一偏转电压，它们在偏转电场中的偏转角和偏转距离总是相同的,对带电粒子进行受力分析时的注意事项: （1）要掌握电场力的特点,（2）是否考虑
10、重力要依据具体情况而定 基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。 带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。,三、示波管的原理,示波器的面板,示波器,电子枪：发射及加速电子 偏转电极YY/：使电子束竖直偏转（加信号电压）XX/：使电子束水平偏转（加扫描电压） 荧光屏,产生高速飞行的电子束,待显示的电压信号,锯齿形扫描电压,使电子沿Y方向偏移,使电子沿x方向偏移,示波器的原理,可推导出：,若信号电压,则,y/,如果在YY之间加如图所示的交变电压，同时在XX之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图
11、形？,X,Y,O,E,A,B,O,C,t1,D,E,F,t2,结论：扫描电压的周期与信号电压的周期相等,在屏幕上刚好显示一完整的波形,示波器图象,变型为：,X,Y,若只在YY 间加持续变化的信号电压呢?,例、如图所示为电子射线管，阴极P发射电子，阳极K和阴极P间加上电压后电子被加速。A、B是偏向板，使飞进的电子偏离.若已知P、K间所加电压U0，两极板长度L，板间距离d，所加电压U，电子质量me，电子的电荷量为e。设从阴极出来的电子速度为0，不计重力。 试问：(1)电子通过阳极K板的速度0是多少?(2)电子通过偏转电极时具有动能Ek是多少?,(3)电子过偏转电极后到达距离偏转电极为R,荧光屏上O点，此点偏离入射方向的距离y总是多少?,o,O,
