高中物理 第一章 静电场 第3讲 电场 电场强度和电场线课件 教科版选修31.ppt

第一章静电场 第3讲电场电场强度和电场线 1 理解电场强度的概念及其定义式 并会进行有关计算 2 理解点电荷的电场强度及叠加原理 3 会用电场线表示电场 并熟记几种常见电场的电场线分布 目标定位 二 点电荷的电场电场强度的叠加 三 电场线和匀强电场 对点检测自查自纠 栏目索引 一 电场和电场强度 1 电场 1 概念 存在于电荷周围的一种特殊的 由电荷产生 是物质存在的两种不同形式 2 基本性质 对放入其中的电荷有 电荷之间通过相互作用 答案 一 电场和电场强度 知识梳理 3 静电场 电荷周围产生的电场 物质 场和实物 力的作用 电场 静止 2 电场强度 1 检验电荷用来检验电场是否存在及其分布情况的电荷 要求 电荷量要充分 体积要充分 2 电场强度 定义 放入电场中某点的检验电荷所受与它的的比值叫做该点的电场强度 简称场强 物理意义 表示电场的和 定义式 单位为牛 顿 每库 仑 符号为 方向 电场强度的方向与所受静电力的方向相同 与负电荷所受静电力方向 答案 强弱 小 小 电场力 电荷量 强弱 方向 n c 正电荷 相反 1 由于e 所以有人说电场强度的大小与放入的试探电荷受到的力f成正比 与电荷量q的大小成反比 你认为这种说法正确吗 为什么 答案 深度思考 答案不正确 电场中某点的电场强度e是唯一的 由电场本身决定 与是否放入试探电荷以及放入试探电荷的正负 电荷量的大小无关 2 这里定义电场强度的方法叫比值定义法 你还学过哪些用比值定义的物理量 它们都有什么共同点 答案 例1a为已知电场中的一固定点 在a点放一电荷量为q的试探电荷 所受电场力为f a点的场强为e 则 a 若在a点换上电荷量为 q的试探电荷 a点场强方向发生变化b 若在a点换上电荷量为2q的试探电荷 a点的场强将变为2ec 若在a点移去电荷q a点的场强变为零d a点场强的大小 方向与q的大小 正负 有无均无关 典例精析 解析答案 解析电场强度e 是通过比值定义法得出的 其大小及方向与试探电荷无关 故放入任何电荷时电场强度的方向和大小均不变 故a b c均错误 故选d 答案d 例2真空中o点放一个点电荷q 1 0 10 9c 直线mn通过o点 om的距离r 30cm m点放一个点电荷q 1 0 10 10c 如图1所示 求 典例精析 解析答案 图1 1 q在m点受到的作用力 答案大小为1 0 10 8n方向沿mo指向q 解析答案 图1 2 m点的场强 答案大小为100n c方向沿om连线背离q 解析答案 图1 3 拿走q后m点的场强 解析在m点拿走试探电荷q 有的同学说m点的场强em 0 这是错误的 其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量 它是由形成电场的电荷q及场中位置决定的 与试探电荷q是否存在无关 故m点的场强仍为100n c 方向沿om连线背离q 答案大小为100n c方向沿om连线背离q 总结提升 返回 总结提升 1 公式e 是电场强度的定义式 不是决定式 其中q是试探电荷的电荷量 2 电场强度e的大小和方向只由电场本身决定 与是否放入试探电荷以及放入试探电荷的正负 电荷量的大小无关 返回 1 真空中点电荷周围的场强 1 大小 2 方向 q为正电荷时 e的方向由点电荷指向 q为负电荷时 e的方向由无穷远指向 2 电场强度的叠加 电场强度是矢量 如果场源是多个点电荷 则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 答案 知识梳理 二 点电荷的电场电场强度的叠加 无穷远 点电荷 矢量和 答案 深度思考 例3真空中距点电荷 电荷量为q 为r的a点处 放一个带电荷量为q q q 的点电荷 q受到的电场力大小为f 则a点的场强为 典例精析 解析答案 bd 例4如图2所示 真空中带电荷量分别为 q和 q的点电荷a b相距为r 则 返回 解析答案 方法点拨 图2 1 两点电荷连线的中点o的场强多大 2 在两点电荷连线的中垂线上 距a b两点都为r的o 点的场强如何 解析求解方法是分别求出 q和 q在某点的场强大小和方向 然后根据电场强度的叠加原理求出合场强 1 如图甲所示 a b两点电荷在o点产生的场强方向相同 由a指向b a b两点电荷在o点产生的电场强度 解析答案 方法点拨 解析答案 方法点拨 返回 方法点拨 电场强度是矢量 合成时遵循矢量运算法则 平行四边形定则或三角形定则 常用的方法有图解法 解析法 正交分解法等 对于同一直线上电场强度的合成 可先规定正方向 进而把矢量运算转化成代数运算 1 电场线的特点 1 电场线是为了形象描述而假想的一条条有方向的 曲线上每点的方向表示该点的电场强度方向 2 电场线从或无限远出发 终止于或负电荷 3 电场线在电场中不 4 在同一电场中 电场强度较大的地方电场线 答案 三 电场线和匀强电场 知识梳理 电场 曲线 切线 正电荷 无限远 相交 较密 2 画出几种特殊的电场线 自己画出电场线 答案 答案 3 匀强电场 1 定义 电场中各点电场强度的大小 方向的电场 2 特点 场强方向处处相同 电场线是 场强大小处处相等 要求电场线疏密程度相同 即电场线 答案 相等 相同 平行直线 间隔相等 1 在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗 答案 深度思考 答案电场线是假想的 如果在每个地方都画电场线也就无法对电场进行描述了 所以在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场 2 电场线是物体的运动轨迹吗 答案电场线不是运动轨迹 运动轨迹由运动电荷的受力和初速度共同决定 运动轨迹的切线方向为速度方向 电场线上各点的切线方向为该点的场强方向 决定着电荷所受电场力方向 a 这个电场可能是负点电荷的电场b 点电荷q在a点处受到的电场力比在b点处受到的电场力大c 正电荷可以沿电场线由b点运动到c点d 点电荷q在a点处的瞬时加速度比在b点处的瞬时加速度小 例5如图3所示是某静电场的一部分电场线分布情况 下列说法中正确的是 典例精析 解析答案 图3 总结提升 返回 解析负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线 故a错 总结提升 电场线越密的地方场强越大 由题图知ea eb 又因f qe 得fa fb 故b正确 正电荷在b点受到的电场力的方向沿切线方向 故其轨迹不可能沿曲线由b到c 故c错误 答案b 返回 总结提升 1 电场线并不是粒子运动的轨迹 带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定 电场线上各点的切线方向是场强方向 决定着粒子所受电场力的方向 轨迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向 2 电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件 电场线是直线 带电粒子只受电场力作用 或受其他力 但其他力的方向沿电场线所在直线 带电粒子初速度的大小为零或初速度的方向沿电场线所在的直线 返回 1 对电场强度的理解 电场中有一点p 下列说法中正确的有 a 若放在p点的试探电荷的电荷量减半 则p点的场强减半b 若p点没有试探电荷 则p点场强为零c p点的场强越大 则同一试探电荷在p点受到的电场力越大d p点的场强方向就是放在该点的试探电荷所受电场力的方向 解析答案 对点检测 1 2 3 4 解析场强是表示电场本身性质的物理量 由电场本身决定 与是否有试探电荷以及试探电荷的电荷量均无关 选项a b错误 1 2 3 4 p点的场强方向为就是放在该点的正试探电荷所受电场力的方向 与放在该点的负试探电荷所受电场力的方向相反 故d错误 答案c 2 对电场强度的理解 如图4所示 在一带负电的导体a附近有一点b 如在b处放置一个q1 2 0 10 8c的电荷 测出其受到的静电力f1大小为4 0 10 6n 方向如图 则b处场强多大 如果换用一个q2 4 0 10 7c的电荷放在b点 其受力多大 此时b处场强多大 解析答案 1 2 3 4 图4 1 2 3 4 答案200n c8 0 10 5n200n c 3 点电荷的电场电场强度的叠加 如图5所示 m n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点 o点为半圆弧的圆心 mop 60 电荷量相等 符号相反的两个点电荷分别置于m n两点 这时o点电场强度的大小为e1 若将n点处的点电荷移到p点 则o点的场强大小变为e2 e1与e2之比为