电场强度教学课件

1、 1.3 1.3 电场强度电场强度 南昌市第一中学南昌市第一中学 张勇治张勇治 第一章：静电场第一章：静电场 复习回顾复习回顾 真空中点电荷间作用力的大小：真空中点电荷间作用力的大小： r KQq +q 两电荷两电荷间的相间的相 互作用是通过互作用是通过 什么方式实现什么方式实现 的的? ? 一、电场一、电场 1.1.定义：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。定义：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。 任何带电体周围任何带电体周围总存在着电场总存在着电场； 电荷之间的相互作用是通过电场发生的。电荷之间的相互作用是通过电场发生的。 用场的观点分析电荷用场的观点分析电荷A A和和B B间的相互

2、作用间的相互作用 电场电场 电荷电荷 AB 作用于作用于 产生产生 作用于作用于 2.2.电场的基本性质电场的基本性质 电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力电场力。电场力。 电场的描述电场的描述 试探电荷：试探电荷： 电量很小电量很小 、体积很小、体积很小 场源电荷：即产生电场的电荷场源电荷：即产生电场的电荷Q Q +Q F3 + + + (1)q(1)q放入放入Q Q的电场不同点的电场不同点: : A A点近点近 电场力大电场力大 C C点远点远 电场力小电场力小 A B C 能否用能否用 表表 示电场的强示电场的强 弱弱? 在不同点，在不同点，q q

3、受力受力 不同，电场的强弱一不同，电场的强弱一 般不同。般不同。 +Q 1 Qq = F = (2)(2)把把不同的不同的q q在电场中的同一点在电场中的同一点: : 电荷电荷q q不同，所受的电场力不同不同，所受的电场力不同结论结论: : ，不能直接用，不能直接用 电场力的大小表示电场的强弱电场力的大小表示电场的强弱. . 1 1 q F 实验表明实验表明 在电场中的同一点，在电场中的同一点， 比值比值F/qF/q是恒定的是恒定的 F/qF/q能反映单位电荷能反映单位电荷 受到的电场力的性受到的电场力的性 质质电场的强弱电场的强弱 实验探究实验探究 电场的描述电场的描述 AQ r 2r 如图

4、，真空中的点电荷电量是如图，真空中的点电荷电量是Q Q，A A、B B是其电场中两是其电场中两 点，点，AQAQ的距离为的距离为r r，BQBQ的距离为的距离为2r2r现将电量为现将电量为q q、 2q2q、3q3q的试探电荷依次放在的试探电荷依次放在A A、B B两点，请分别确定两点，请分别确定 试探电荷所受电场力的大小。试探电荷所受电场力的大小。 在B点受力 在A点受力 3q2qq 电荷电量 2 3 r kQq 2 r kQq 2 2 r kQq 2 4r kQq 2 4 2 r kQq 2 4 3 r kQq 对表中的数据分对表中的数据分 别进行横向和纵向别进行横向和纵向 的对比分析并据

5、的对比分析并据 此说明能否用力和此说明能否用力和 电量的比值表示电电量的比值表示电 场的强弱？场的强弱？ 检验表明，在电场中的同一点，比值检验表明，在电场中的同一点，比值F/qF/q是恒定是恒定 的；在电场中的不同点，比值的；在电场中的不同点，比值F/qF/q一般是不同的。一般是不同的。 F/qF/q这个比值由电荷这个比值由电荷q q在电场中的位置所决定，跟在电场中的位置所决定，跟 电荷电荷q q无关，是反映电场性质的物理量。无关，是反映电场性质的物理量。-物理学中，物理学中， 就用比值就用比值F/qF/q来表示电场的强弱。来表示电场的强弱。 二、电场强度二、电场强度: : 定义：放入电场中某

6、点的电荷所受的电场力定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的跟它的 电荷量电荷量q q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 定义式定义式 E = 电场力电场力 单位单位 N 电量电量 单位单位 C 场强场强 单位单位 N/C 适用于一切电场适用于一切电场 电场强度是矢量：有大小、有方向电场强度是矢量：有大小、有方向 物理意义：反映电场强弱物理意义：反映电场强弱 电场强度反映的是电场电场强度反映的是电场 本身的性质本身的性质 的物理量。的物理量。 某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受 的电场力。

7、的电场力。 是描述电场是描述电场力的性质力的性质的物理量的物理量 二、电场强度二、电场强度 方向：电场中某点正电荷受的电场力的方向为该点场强方向。方向：电场中某点正电荷受的电场力的方向为该点场强方向。 +Q -q 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。的场强方向相反。 物理学中规定：电场中某点的场强度方向跟正电荷在该点所物理学中规定：电场中某点的场强度方向跟正电荷在该点所 受的电场力方向相同。受的电场力方向相同。 决定因素：某点的电场强度的大小及方向取决于电决定因素：某点的电场强度的大小及方向取决于电 场本身（

8、即场源电荷及这点的位置），与检验电荷的场本身（即场源电荷及这点的位置），与检验电荷的 正负、电量的大小及受到的电场力无关。正负、电量的大小及受到的电场力无关。 三、三、一个点电荷电场的场强一个点电荷电场的场强 真空中一点电荷的电荷量为真空中一点电荷的电荷量为Q Q，在距此点电荷，在距此点电荷r r处的处的A A 点的电场强度是多少？点的电场强度是多少？ q F E 2 r Qq kF 2 r Q kE Q A B A A、B B两点场强相同吗？两点场强相同吗？ 真空中：真空中： 2 r Q kE ( (与检验电荷与检验电荷q q无关，仅与场源电荷无关，仅与场源电荷Q Q 及及r r有关有关)

9、) 方向：方向：正电荷在该点受电场力方向正电荷在该点受电场力方向 讨论讨论: : q F E 和和 2 r Q kE 的区别的区别 适用于一切电场适用于一切电场适用于真空中点电荷电场适用于真空中点电荷电场 三、三、一个点电荷电场的场强一个点电荷电场的场强 四、电场四、电场的叠加的叠加 在真空中在真空中: :如果几个点电荷同时存在，这时空间某如果几个点电荷同时存在，这时空间某 点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强 的矢量和。这叫做电场的叠加原理。的矢量和。这叫做电场的叠加原理。 电场强度是矢量，合成应遵循电场强度是矢量，合成应遵循 平行四边

10、形法则。平行四边形法则。 等量同种等量同种 点电荷点电荷 例题例题1.1.由电场强度的定义式由电场强度的定义式 q F E 可知可知, , 在电场中的同一点：在电场中的同一点：( )( ) A A、电场强度、电场强度E E与与F F成正比，跟成正比，跟q q成反比。成反比。 B B、无论检验电荷的、无论检验电荷的q q值（不为零）如何变化，值（不为零）如何变化，F F与与q q的的 比值始终不变。比值始终不变。 C C、电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受、电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受 到的电场力一定为零。到的电场力一定为零。 D D、一个不带电的小球在、一个不带电的小球在

11、P P点受到的电场力为零，则点受到的电场力为零，则P P 点的场强一定为零。点的场强一定为零。 B C 电场强度的矢量性虽然能精确描述电场中电场强度的矢量性虽然能精确描述电场中 某点力的性质，但要描述完整的电场怎么办某点力的性质，但要描述完整的电场怎么办? ? 如何形象的把电场中各点场强表示出来？如何形象的把电场中各点场强表示出来？ 形象地描述各点的场强形象地描述各点的场强 思考与讨论思考与讨论 五、电场线五、电场线 解释：实际上就是在电场中各点处分别放入一个带正解释：实际上就是在电场中各点处分别放入一个带正 电荷的试探电荷，将它们的各点处所受电场力的方向电荷的试探电荷，将它们的各点处所受电场

12、力的方向 用光滑曲线描绘出来，这样就得到了电场中的电场线。用光滑曲线描绘出来，这样就得到了电场中的电场线。 B A C EA EB EC 定义：在电场中画出一些曲线，定义：在电场中画出一些曲线， 使曲线上每一点的切线方向都跟该使曲线上每一点的切线方向都跟该 点的场强方向一致，这样的曲线就点的场强方向一致，这样的曲线就 叫做电场线。叫做电场线。 电场线是人们假想存在的电场线是人们假想存在的 曲线，实际上并不存在。曲线，实际上并不存在。 1 1、电场线：电场中形象表征场强分布情况的曲线。、电场线：电场中形象表征场强分布情况的曲线。 Q 0 q r E r Q 0 q E Q E 正点电荷的电场线正

13、点电荷的电场线 2 2、电场线画法规定及性质、电场线画法规定及性质 电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致. . E1 析析: :如果两条电场线相如果两条电场线相 交交, ,在交点处出现两个在交点处出现两个 切线方向切线方向, ,既两个场强既两个场强 方向方向, ,这是不可能的这是不可能的. . 电场线起始于正电荷电场线起始于正电荷, ,终止于负电荷。终止于负电荷。 在正电荷形成的电场中在正电荷形成的电场中, ,电场线起于正电荷延伸电场线起于正电荷延伸 到无穷远处到无穷远处; ;在负电荷形成的电场中在负电荷形成的电场中, ,电场线起于无电场线起

14、于无 穷远处止于正电荷。穷远处止于正电荷。 + 点电荷的电场线点电荷的电场线 2 2、电场线画法规定及性质、电场线画法规定及性质 电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的 地方，场强越小。地方，场强越小。 EA EB EC EA 电场中的电场线能够直接形象地描述电场电场中的电场线能够直接形象地描述电场 （1 1）形象地描述电场的方向；）形象地描述电场的方向； （2 2）形象地反映电场的强弱程度。（电场线越密集的）形象地反映电场的强弱程度。（电场线越密集的 地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小）地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小） 2

15、 2、电场线画法规定及性质、电场线画法规定及性质 常见带电体的电场线分布常见带电体的电场线分布 + 一对等量异号点电荷的电场线一对等量异号点电荷的电场线 + 一对等量正点电荷的电场线一对等量正点电荷的电场线 + + 特征：特征： （1 1）两点电荷连线的中点处场强为零，此处无）两点电荷连线的中点处场强为零，此处无 电场线，向两侧场强逐渐增大，方向指向中点。电场线，向两侧场强逐渐增大，方向指向中点。 （2 2）两点电荷连线中点沿中垂面（线）到无限）两点电荷连线中点沿中垂面（线）到无限 远，电场线先变密后变疏远，电场线先变密后变疏. . 带电平行板电容器的电场线带电平行板电容器的电场线 实际匀强电

16、场：两块靠近、实际匀强电场：两块靠近、 大小相等、带等量异种电荷大小相等、带等量异种电荷 的平行金属板的正对区域的平行金属板的正对区域( (边缘除外边缘除外).). 匀强电场场强特点匀强电场场强特点: : （1 1）场强的大小和方向都相同）场强的大小和方向都相同; ; （2 2）电场线）电场线特征特征: :是是一簇平行等距的直线一簇平行等距的直线. . 带电粒子在匀强电场中受到恒定电场力作用带电粒子在匀强电场中受到恒定电场力作用 + + + + + + + + + + + + 匀强电场匀强电场 匀强电场匀强电场: :各点场强大小和方向都相同的电场。各点场强大小和方向都相同的电场。 电场线的特点

17、：电场线的特点： 匀强电场的电场线是怎样分布的？匀强电场的电场线是怎样分布的？ 距离相等的平行直线。距离相等的平行直线。 通常情况下怎样得到匀强电场？通常情况下怎样得到匀强电场？ 带等量异种电荷、大小相等、互相靠近且正对的带等量异种电荷、大小相等、互相靠近且正对的 两平行金属板之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。两平行金属板之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。 + + + + + + + 电场线一定是带电粒子在电场中的运动轨迹，对吗？电场线一定是带电粒子在电场中的运动轨迹，对吗？ 分析分析: :电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线，电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线， 规定电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向是规定电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向是 一致的，也是正电荷在该点受力产生加速度的方向。一致的，也是正电荷在该点受力产生加速度的方向。 运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的路径，运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的路径， 路径上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向。路径上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向。 练习练习1 1：画出：画出A A、B B两点两点 的场强方向的场强方向 A B 练习练习2 2：画出电子在：画出电子在A A、B B 的受力情况的受力情况 A B A B 巩固练习巩固练习 巩