高二物理选修3-1第一章第三节电场强度.ppt

两电荷不直接接触， 它们之间的相互作用 是怎样产生的? 问题1 两电荷间相互作用时不直接接 触，它们之间的相互作用也是通过 别的物质作用的，这就是电场。 电荷A对电荷B的作用，实际上是 电荷A的电场对电荷B的作用 B电荷A电荷 一.电场： 2、基本性质电场的物质性 电场是客观存在的，具有物质性 1、定义：存在于带电体周围的特殊物质。 3、电荷间的相互作用力通过电场发生. 电荷A 电场 电荷B 电场对电荷有力的作用，那么电场的强弱和什么有电场对电荷有力的作用，那么电场的强弱和什么有 关呢？关呢？ q FA q FB 场源电荷： 产生电场的 电荷 试探电荷（或 称为检验电荷 ） Q 场源电荷Q：产生电场的电荷 检验电荷q:用来检验电场的电量很小（不影响原电场 ）；体积很小（可以当作质点）的电荷。 不同的电荷在电场中同一点所受的电 场力 不同,但电场中同一点的电场是一定的, 因此不 能用电场力的大小来表示电场的强弱 猜想：能否用电场力的大小表示电场的强弱？ 结论:F/q能反映电场中某点电场力的性质 电场的强弱。 2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同 ，比值F/q一般是不同的。 1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同， 比值F/q是一定的。 实验发现： 二.电场强度 1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟 它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简 称场强。 5.物理意义： 场强反映电场的力的性质，由电场本身决定 ，与放入的试探电荷无关 。 3.单位：牛/库(N/C) 4.方向：电场强度是矢量，规定其方向与正电 荷在该点的受力方向相同。 2.定义式： +Q +q F E +Q -q F E 根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该 点的场强方向相反。 d.场强的矢量性： -Q +q FE -Q -q E F 物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点 所受的静电力的方向相同 1.设：试探电荷的电荷量q=+5.010-9C，测得它在电 场中的A点受到的电场力为F=3.010-4N， 求：A点的场强是多大？ 如果改用电荷量为q=-6.010-9C的试探电荷，来 确定该点的场强，场强会不会改变？ 如果A点未放试探电荷，则A点的场强大 小为多少？方向呢？ 一点正点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷 r处的A点的电场强度是多少？方向如何？ 设想在A点放一个电 荷量为+q的试探电荷， 则它所受到的电场力为 则该点的场强为 Q是场源电荷的电量， r是场中某点到场源电荷的距离 真空中点电荷的电场强度 真空中点电荷的场强是由产 生电场的场源电荷和该点距 场源电荷的距离决定的，与 检验电荷无关 三、真空中点电荷的场强 1、大小 2.场强方向：正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷 适用范围电荷的意义 定义式，适 用于一切电 场 仅对点电荷 的电场适用 q是检验电 荷，E与q 无关 由场源电荷Q 及该点到Q的 距离r决定 和 的区别： 思考题：真空中两个正点电荷A、B所带电量皆为Q ，且相距为r,则距离A为r/3处的P点的电场强度为 多少？ A B +Q+Q P EA EB解：A、B都在P点产生电场 ，且两个场强方向相反。 答：P点场强为27KQ/4r2. 四四. .电场的叠加电场的叠加 电场强度是矢量，合成应遵循 平行四边形法则 E+ E- E合 电场强度的叠加 P Q1 Q2 在真空中有两个点电荷Q1= 3.010-8C和Q2=3.010-8C，它们 相距0.1m，求电场中A点的场强（A 点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m ） EA=2.7104N/C 1、电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ） A 若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点 的场强减半。 B 若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。 C P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的 电场力越大。 D P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 C 课堂训练 2、真空中有一电场，在电场中的P点放一电 量为 410-9C的试探电荷，它受到的电场 力2 10-5N，则P点的场强度 N/C；把 试探电荷的电量减少为2 10-9C，则检验电 荷所受的电场力为 N。 如果把这 个试探电荷取走，则P点的电场强度 为 N/C。 5103 110-5 5103 3、 关于电场强度，下列说法正确的是（ ） A E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原 来的2倍 BE=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成 反比 C在以一个点电荷为球心，r为半径的球面 上，各点的场强均相同 D电场中某点的场强方向就是该点所放电 荷受到的电场力的方向 B 4、对于点电荷Q产生的电场，下列说法正确的 是 A、电场强度的表达式仍成立，即E=F/Q，式中 的Q就是产生电场的点电荷 B、在真空中，电场强度的表达式为E=KQ/r2， 式中的Q就是产生电场的点电荷 C、在真空中E=kq/r2，式中q是检验电荷 D、上述说法都不对 B 五、电场力 正电荷的电场力方向与场强方向相同 FqE 负电荷的电场力方向与场强方向相反 1 2 3 4 5 3、电场强度和电场力的对比分析 电场强度E 电场力F 仅指电荷在电场中的受力 是反映电场本身的力的性质的物 理量，其大小表示电场的强弱 定义式：计算式： E的大小只决定于电场本身， 与电荷q无关 F的大小由放在电场中某点 的电荷q和该点的场强E共 同决定 E是矢量，其方向与正电荷 (+q)在该点受到的电场力的方 向相同 F是矢量，其方向对于正电 荷(+q),F与E同向；对于负 电荷(-q),F与E反向 E的单位： F的单位： E=F/q F=qE 牛/库 (N/C)牛 (N) 六、电场线 1、定义：电场线是用来形象地描 述电场强弱与方向特性的一簇曲线。 电场线上每一点的切线方向，都和该 点的场强方向一致。 2、电场线的特征 1）、静电场的电场线起于正电荷止于负电 荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线 止于（或起于）无穷远处点 2）、电场线不会相交，也不会相切 3）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地 方场强弱 4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在 5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在 电场中的运动轨迹之间没有必然联系 E1 E2 如果相交，交点就会有两个切线方向， 而同一点的场强和方向是唯一的。 特点： a、离点电荷越近,电场线越密,场强越大. b、以点电荷为球心作个球面,电场线处处与 球面垂直,在此球面上场强大小处处相等， 方向不同. 3.几种常见电场中电场线的分布及特点 正、负点电荷的电场中电场线的分布 特点： a、沿点电荷的连线,场强先变小后变大. b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上,场强方 向均相同,且总与中垂面（中垂线）垂直. 等量异种点电荷形成的电场中的电场线 分布 c、在中垂面（中垂线）上,与两点电荷连线的中 点0等距离各点场强相等. 等量同种点电荷形成的电场中电场中电场 线分布情况 特点： a、两点电荷连线中点O处场强为0. b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为0. c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先 变密后变疏. 匀强电场 特点： a、匀强电场是大小和方向都相同的电场 ，故匀强电场的电场线是平行等距的直线 . b、电场线的疏密反映场强大小，电场方 向与电场线平行. 例1：如图，是静电场的一部分电场线的分布 ，下列说法正确的是：（ ） A、这个电场只能是负电荷的电场 B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FBFA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aAaB （不计重力） D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切 线方向 A B B 例2：如图为一条电场线，下列说法正确的是： （ ） A、EA一定大于EB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 EA=EB C、A点电场方向一定由A指向B D、AB两点的场强方向不能确定 AB C 例3：正检验电荷q在电场中P点处开始向Q 点作减速运动，且运动的加速度值越来越 小（重力不计），则可以确定它所处的电 场可能是：（ ） ABC D PQPQP Q PQ C +Q +Q -Q -Q E E1 1 E E2 2 E E 1、两点电荷连线上各点电场线 方向从正电荷指向负电荷 2、两点电荷连线的中垂面（ 中垂线）上，电场线方向均 相同，场强方向均相同，且 总与中垂面（线）垂直，在 中垂线上到两点电荷中点O点 等距离处各点的场强相等。 等量异种点电荷的电场强度 +Q +Q -Q -Q E E1 1 E E2 2 E E 3、在中垂面（线） 上的电荷受到的电场 力的方向总与中垂面 （线）垂直，因此， 在中垂面（线）上移 动电荷时电场力不做 功。 等量异种点电荷的电场强度 +Q +Q +Q +Q E E1 1 E E1 1 E E2 2 E E2 2 E E 等量同种点电荷的电场强度 1、两点电荷连线中点O处场 强为零 2、两点电荷连线中垂面（ 线）上，场强方向总沿面 （线）远离 O（等量正电 荷） 3、在中垂面（线）上从O 点到无穷远，电场线先变 密后变疏，即场强先变强 后变弱。 ab AB a 例4：如图a所示，A、B是一个点电荷产生的电场 的电场线，如图b则是方向在电场线上，a、b两 处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之 间的函数图线，则：（ ） A、点电荷是正电荷，位置在B右侧 B、点电荷是正电荷，位置在A左侧 C、点电荷是负电荷，位置在A左侧 D、点电荷是负电荷，位置在B右侧 q F b B 图a 图b 思考：有同学说,电场线就是带电粒子在 电场中运动的轨迹.这一说法对吗?为什么 ? 结论:电场线与带电粒子在电场中的运动轨 迹之间没有必然联系. 答:不对.因为电场线是为了形象描述电场 而引入的一组曲线. 只有下述条件同时成立 电场线是直线; 带电粒子初速为零或速度与电场线共线; 带电粒子仅受电场力作用, 带电粒子才沿电场线运动. 小结：二、电场强度 1、电场的概念 : 2、电场强度（1）定义: （2）公式: （3）单位: （4）电场强度的方向: （5）物理意义: 3、真空中点电荷的电场强度公式: 4、电场