例2 如图3所示,P、Q两金属板间的电势差为50 V,板间存在匀强电场,方向水平向左,板间的距离d=10 cm,其中Q板接地,两板间的A点距P板4 cm.求:
图3
(1)P板及A点的电势.
(2)保持两板间的电势差不变,而将Q板向左平移5 cm,则A点的电势将变为多少?
解析 板间场强方向水平向左,可见Q板是电势最高处.Q板接地,则电势φQ=0,板间各点电势均为负值.利用公式E=可求出板间匀强电场的场强,再由U=Ed可求出各点与Q板间的电势差,即各点的电势.
(1)场强E== V·m-1=5×102 V·m-1
Q、A间电势差UQA=Ed′=5×102×(10-4)×10-2 V=30 V
所以A点电势φA=-30 V,P板电势φP=UPQ=-50 V
(2)当Q板向左平移5 cm时,两板间距离d ″=(10-5) cm=5 cm
Q板与A点间距离变为d(=(10-4) cm-5 cm=1 cm
电场强度E′== V·m-1
=1.0×103 V·m-1
Q、A间电势差UQA′=E′d(=1.0×103×1.0×10-2 V=10 V
所以A点电势φA=-10 V.
答案 (1)-50 V -30 V (2)-10 V
二、非匀强电场中的电势差与电场强度的关系
例3 如图4所示为某一电场的电场线和等势面.已知φa=5 V,φc=3 V,ab=bc,则( )
图4
A.φb=4 V
B.φb>4 V
C.φb<4 V
D.上述情况都有可能
解析 由于是非匀强电场,不能根据公式U=Ed进行定量计算,只能进行定性分析,由