一、电势差与电场强度的关系和内容
1、核心内容:零场强区域内,任意两点间的电势差一定为零;但电势差为零的区域(如等势面内部),电场强度不一定为零。
2、匀强电场中电势差与电场强度的关系: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距离的乘积,体现了电势差与电场强度的定量关联。
3、公式U=Ed的适用条件:
(1)仅适用于匀强电场,非匀强电场中该公式不成立;
(2)式中d为两点沿电场强度方向的投影距离,而非两点间的直线距离。
4、公式E=U/d的意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离的比值,可通过电势差间接求解电场强度。
5、电场强度的另一种表述:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势,这一表述反映了电场强度的电势梯度特性。
6、电场强度的另一个单位:由E=U/d可导出电场强度的另一个单位——伏[特]每米(符号为V/m),其与常用单位牛每库仑的换算关系为1V/m=1N/C。
二、电势差与电场强度的关系的相关例题
(多选)平行板电容器两极板间形成匀强电场,已知极板间距d=5×10m,两极板间的电压U=2.5V。将一价氢离子(电荷量q=1.6×10C)从正极板沿电场方向移至负极板,下列说法正确的是( )
A.极板间电场强度为5×10V/m
B.极板间电场强度为5×10V/m
C.氢离子移动过程中电场力做的功等于4×10J
D.氢离子移动过程中电场力做的功等于8×10J
答案:AC
解析:根据匀强电场中电场强度与电势差的关系公式E=U/d,代入数据可得E=2.5V÷(5×10m)=5×10V/m,故A正确,B错误;电场力做功遵循W=qU,代入电荷量和电压数据,W=1.6×10C×2.5V=4×10J,故C正确,D错误。
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