勻強電場中電勢差與電場強度的關系 示波管原理(精編)（課堂PPT）

1、1E Ev vv v2知識回顧知識回顧電場力的性質(zhì)力的性質(zhì)能的性質(zhì)能的性質(zhì)電場強度電場強度電勢差電勢差 可見電場強度（力的性質(zhì)）和電勢差（能可見電場強度（力的性質(zhì)）和電勢差（能的性質(zhì)）都反映了電場的性質(zhì)，的性質(zhì)）都反映了電場的性質(zhì)，那么它們之間那么它們之間有什么聯(lián)系呢？有什么聯(lián)系呢？3如圖所示，勻強電場的電場強度為如圖所示，勻強電場的電場強度為E E，A A、B B兩點兩點在同一條電場線上，但在兩個不同的等勢面上，它們之間在同一條電場線上，但在兩個不同的等勢面上，它們之間的距離為的距離為d d，電勢差為，電勢差為U UABAB，求場強與電勢差的關系。，求場強與電勢差的關系。W=qUAB,F=q

2、EW=Fd=EqdUAB=Ed4E問題二：在場強為E的勻強電場中，將一個帶電量為q的正電荷由A點移動到B點，電場力做了多少功？A、B兩點間的電勢差是多少？從A到C呢？ 其中AB=S,AC=d；AB和AC的夾角為a。BAFCa解：F=Eq WABFScosa EqScosaUABW/qEScosa EdWACFdEqdUACW/qEd因此：從A到B，電場力做了EqScosa的功， A、B兩點間的電勢差是Ed，從A到B與從A到C相同。51.適用條件適用條件:只適用于勻強電場只適用于勻強電場 2.各物理量意義各物理量意義: 表示兩點電勢差表示兩點電勢差(取絕對值取絕對值)表示勻強電場的場強表示勻強電

3、場的場強表示兩點間表示兩點間的距離的距離 注：本式計算時不帶正負號，可以根據(jù)電場線方向判注：本式計算時不帶正負號，可以根據(jù)電場線方向判斷斷U的正負。的正負。3.場強的單位場強的單位:1N /C=1V/mUEd UEd 或或4.可用可用U=Ed定性分析非勻強電場的電勢差定性分析非勻強電場的電勢差6U=EdE=U/d 公式說明：公式說明：在勻強電場中，沿場強方向的兩在勻強電場中，沿場強方向的兩點間的電勢差等于場強與這兩點的距離的乘積。點間的電勢差等于場強與這兩點的距離的乘積。 公式說明：公式說明：在勻強電場中，場強在數(shù)值上在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上的電勢差。等于沿場強方向

4、每單位距離上的電勢差。溫馨提示：溫馨提示：7電場強度的計算方法：電場強度的計算方法：2EQKr EFq EUd 此式只適用于點電荷所產(chǎn)生的電場，此式只適用于點電荷所產(chǎn)生的電場，Q為為場源電荷。場源電荷。此式可以適用于任意電場，此式可以適用于任意電場，q為試探電荷。為試探電荷。此式只適用于勻強電場，此式只適用于勻強電場，d為沿電場線的距離。為沿電場線的距離。8三個場強公式的區(qū)別：三個場強公式的區(qū)別：公式公式EF/q，它是電場強度的定義式，不是，它是電場強度的定義式，不是E的決定的決定式，式，E由電場自身決定，式中由電場自身決定，式中q是檢驗電荷的電量，是檢驗電荷的電量，F(xiàn)是是檢驗電荷在電場中所受

5、的力，公式明確表述了度量電場檢驗電荷在電場中所受的力，公式明確表述了度量電場強度及方向的方法，是普遍適用的公式。強度及方向的方法，是普遍適用的公式。EkQ/r2是真空中點電荷產(chǎn)生的電場的場強決定式，是真空中點電荷產(chǎn)生的電場的場強決定式，式中式中Q是產(chǎn)生電場的電荷的電量，公式明確表述了點電荷是產(chǎn)生電場的電荷的電量，公式明確表述了點電荷電場的場強由哪些因素決定，是怎樣的函數(shù)關系，該式電場的場強由哪些因素決定，是怎樣的函數(shù)關系，該式僅適用于真空中點電荷產(chǎn)生的電場。僅適用于真空中點電荷產(chǎn)生的電場。EU/d是勻強電場中電勢差跟場強的關系的式子，是勻強電場中電勢差跟場強的關系的式子，d是兩等勢面之間的距離

6、，場強的方向指向電勢降落最快是兩等勢面之間的距離，場強的方向指向電勢降落最快的方向，該公式僅適用于勻強電場，對一般電場，如果的方向，該公式僅適用于勻強電場，對一般電場，如果兩點距離很近，可認為場強沒有變化，則兩點距離很近，可認為場強沒有變化，則EU/x。FEq2QEkrUEd9描述電場的物理量電場強度（E)電場力(F)F=Eq電勢能的變化 WAB=UABq電勢差(UAB)移動電荷q電場力做功電 場電荷電場線等勢面10下列粒子從初速度為零的狀態(tài)，經(jīng)過電壓為下列粒子從初速度為零的狀態(tài)，經(jīng)過電壓為U的電場后，那種粒子的速度最大？的電場后，那種粒子的速度最大？A.質(zhì)子質(zhì)子 B.氘核氘核 C.粒子粒子

7、D.鈉離子鈉離子 11H 21H 42He Na 11如圖所示，一勻強電場中有一組等勢面，如圖所示，一勻強電場中有一組等勢面，若若A、B、C、D相鄰兩點間距離都是相鄰兩點間距離都是2cm，則該電場，則該電場的電場強度為的電場強度為 .V/m，到，到A點距離為點距離為1.5cm的的P點的點的電勢為電勢為 .V。 2 5PU.V 310003EV / m 12如圖所示，在電場強度為如圖所示，在電場強度為E=2103V/m的的勻強電場中，有三點勻強電場中，有三點A、M和和B，AM=4cm，MB=3cm，AB=5cm，且，且AM邊平行于電場線，把一電量邊平行于電場線，把一電量q=210-9C的正電荷從

8、的正電荷從B點移到點移到M點，再從點，再從M點移動到點移動到A點，點，電場力做功為多少？電場力做功為多少？ABME13如圖所示，如圖所示，A、B、C、D是勻強電場中一正是勻強電場中一正方形的四個頂點。已知方形的四個頂點。已知A、B、C三點的電勢分別為三點的電勢分別為UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可得：，由此可得：D點的電勢點的電勢UD= V.ABCD14解：解：UEgqmdq因而，懸浮油滴的電荷量為：因而，懸浮油滴的電荷量為：qmgdU 通過實驗，密立根發(fā)現(xiàn)所有油滴所帶電量都是通過實驗，密立根發(fā)現(xiàn)所有油滴所帶電量都是的的。 從噴霧器噴出油滴，調(diào)節(jié)觀察窗口上下極板間電從噴霧器噴出油

9、滴，調(diào)節(jié)觀察窗口上下極板間電壓壓U和距離和距離d恰好使某個質(zhì)量為恰好使某個質(zhì)量為m、電量為、電量為q的油滴懸的油滴懸浮，則浮，則q為多少？為多少？15知識探究：知識探究：（1 1）帶電粒子在電場中處于靜止）帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電? ?該粒子帶負電。該粒子帶負電。Eq帶電粒子的平衡帶電粒子的平衡16（2）如圖所示，在真空中有一對平行）如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，板間距離為金屬板，板間距離為d，兩板間加以電，兩板間加以電壓壓U，兩板間有一個帶正電荷量為，兩板間有一個帶正電荷量為q的的帶電粒子帶電粒子 (不計重力不計重力) ，它在電場力的

10、，它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負極板時的速度有多大？運動，到達負極板時的速度有多大？qE221mvqUqEdW解：mqUv2171、帶電粒子的加速、帶電粒子的加速212qEdvWmqU 22qUmmvqEd 若不計粒子重力，則該粒子沿若不計粒子重力，則該粒子沿電場線做電場線做。由動能定理得：由動能定理得：由此可得：此粒子到達負極板時的速度為：由此可得：此粒子到達負極板時的速度為：如電子、質(zhì)子、如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，一般可以忽略。粒子、離子等，一般可以忽略。如如塵埃塵埃、液滴、小球等，一般不能忽略。、液滴、小球等，一般不能忽略。

11、18【針對訓練針對訓練】解：解：221tmvqU 電荷量為電荷量為e e的電子從金屬的電子從金屬絲移動到金屬板。兩處的電絲移動到金屬板。兩處的電勢差為勢差為U U，電場力做功全部轉(zhuǎn)，電場力做功全部轉(zhuǎn)化為電子的動能化為電子的動能。m/s100.3m/s109.0106.122730192500 meUVt由動能定理得由動能定理得: : 若電子從小孔射出后若電子從小孔射出后, ,垂直進入某一勻強電場垂直進入某一勻強電場中中, ,它會怎樣運動它會怎樣運動? ?19如圖所示的電場中有如圖所示的電場中有A、B兩點，兩點，A、B的電勢差的電勢差UAB100V，一個質(zhì)量為，一個質(zhì)量為m=2.010-12kg

12、、電量為、電量為q=-5.010-8C的帶電粒子，以初速度的帶電粒子，以初速度v0 =3.0103m/s由由A點運動到點運動到B點，求粒子到達點，求粒子到達B點時的速率。（不點時的速率。（不計粒子重力）計粒子重力）A-v0BABABqUW解：2022121mvmvWAB202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq為為負負【針對訓練針對訓練】20偏轉(zhuǎn)距離偏轉(zhuǎn)距離偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)角角例：一質(zhì)量為例：一質(zhì)量為m，電量為電量為q的正離子的正離子以初速度以初速度V0平行板平行板射入電場。板間距射入電場。板間距離為離為d，電壓為，電壓為U，板長為板長為L。1進入電場的方式：以初速度進入電場的

13、方式：以初速度v0垂直于電場線方向進垂直于電場線方向進入勻強電場入勻強電場（高中階段只研究這種方式）。（高中階段只研究這種方式）。2受力特點：靜電力大小不變，且方向與初速度受力特點：靜電力大小不變，且方向與初速度v0的的方向垂直。方向垂直。3運動特點：做勻變速曲線運動，與力學中的平拋運運動特點：做勻變速曲線運動，與力學中的平拋運動類似動類似（叫（叫類平拋運動類平拋運動）。）。21+- -qd yv v0 0v vv vx xv vy yU，處理方法：運動合成與分解0tlv qEmFUdammq2202122qlUdmtyva 0yqlUdvatmv20yxtqlUdvvgmv 22運動規(guī)律小結

14、：運動規(guī)律小結：勻速運動勻速運動勻加速運動勻加速運動0tlv qEmFUdammq23如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為，帶電量為q的離子的離子以以v0的速度，沿與場強垂直的方向從的速度，沿與場強垂直的方向從A點飛入勻強點飛入勻強電場，并從另一側(cè)電場，并從另一側(cè)B點沿與場強方向成點沿與場強方向成150角飛角飛出則出則A、B兩點間的電勢差是多少兩點間的電勢差是多少?1500EABqE解解:離子做類平拋運動離子做類平拋運動由速度分解由速度分解VyV0Vt00330cotVVVyqmVqmvqWUyABAB2321202 V02420021mvqU 021202124221dUlUmdvl

15、qUaty 0120102tandUlUmdvlqUvv25021202124221dUlUmdvlqUaty 0120102tandUlUmdvlqUvv26對帶電粒子進行受力分析時的注意事項對帶電粒子進行受力分析時的注意事項:（1）要掌握電場力的特點）要掌握電場力的特點（2）是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定）是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定基本粒子：如電子、質(zhì)子、基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子粒子、離子等除有說明或明確的暗示外，一般都不考等除有說明或明確的暗示外，一般都不考慮重力慮重力（但不能忽略質(zhì)量）。（但不能忽略質(zhì)量）。帶電顆粒：如液滴、油滴、帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃塵埃、小球、小

16、球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。不能忽略重力。27加速電場U282930示波器示波器電子槍：發(fā)射及加速電子電子槍：發(fā)射及加速電子偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極YYYY/ /：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號電壓）：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號電壓） XXXX/ /：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）熒光屏熒光屏加速電場U31產(chǎn)生產(chǎn)生高速高速飛飛行的行的電子束電子束待顯示待顯示的的電壓信號電壓信號鋸齒形鋸齒形掃掃描電壓描電壓使電子沿使電子沿Y Y方向方向偏移偏移使電子沿使電子沿x x方向方向偏移偏移示波器的原理示波器的原理32UlLmdv

17、qly)2(20 2022221mdvqUlaty 22llLyy 200mdvqUlvattg 若信號電壓若信號電壓tUumsin則則tyymsinUy/33 如果在如果在YYYY之間加如圖所示的之間加如圖所示的交變電壓交變電壓，同時在同時在XXXX之間加之間加鋸齒形掃描電壓鋸齒形掃描電壓，在熒光，在熒光屏上會看到什么圖形？屏上會看到什么圖形？XYOEABOCt1DEFt2結論：掃描電壓的周期與信結論：掃描電壓的周期與信號電壓的周期相等號電壓的周期相等, ,在屏幕上在屏幕上剛好顯示一完整的波形剛好顯示一完整的波形示波器圖象示波器圖象BACDFBA B CD E F34變型為：變型為：XY35若只在若只在YY 間加間加持續(xù)變化的信號電壓持續(xù)變化的信號電壓呢呢?U)2lU(Ldmvql20 yut0ty 亮斑勻速移動亮斑勻速移動36例、例、如圖所示為電子射線管，陰極如圖所示為電子射線管，陰極P P發(fā)射電子，陽極發(fā)射電子，陽極K K和和陰極陰極P P間加上電壓后電子被加速。間加上電壓后電子被加速。A A、B B是偏向板，使飛進是偏向板，使飛進的電子偏離的電子偏離. .若已知若已知P P、K K間所加電壓間所加電壓U U0 0，兩極板長度，兩極板長度L L，板，板間距離間距離d d，