电场-电场的力的性质

1、电场-电场的力的性质第1页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四1.电荷 电荷守恒定律第2页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电荷与电荷守恒2.自然界有几种电荷？电荷间的作用力有什么特点?1.电荷是物体的固有属性，它与电荷量（电量）、库仑(C)的是什么关系？力学中有没有物理量关系与此关系类似？3.一个电中性的宏观物体内是否不含有任何电荷？第3页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电荷与电荷守恒4.使一个物体带电有哪些方法?怎样知道一个物体是否带电？接触起电、摩擦起电、感应起电5.上述使物体带电的方法，其本质有无相同之处？是什么？为什么

2、人们接受自然界中只有正、负两种电荷的观点？为什么不是三种或四种电荷？第4页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量不变.第5页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电荷与电荷守恒怎样使A和B带异种电荷?怎样使A和B带同种电荷?感应起电,接触起电思考：第6页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四元电荷1.元电荷e:一个电子或质子所带的电荷量. e =1.6010-19 C2.任何带电体所带电荷量q为: q=ne (

3、nZ)3.电子的比荷:e/me=1.761011C/kg思考：人类是如何认识到电荷的最小单位是e的？第7页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四2.库仑定律第8页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电荷间的相互作用力Q不变，rFr不变，QqF演示:电荷间作用力与电荷量及距离关系猜猜看：电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关？什么关系？如何验证你的猜测？用到了什么思想方法？第9页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四库仑扭秤实验1.结构：2.原理:力矩平衡.3.特点:小量放大.第10页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四平

4、方反比定律1.万有引力定律 F=Gm1m2r22.库仑定律 F=kQ1Q2r2库仑就是用类比的方法将静电力跟万有引力类比得出库仑定律并测出静电力常量的.第11页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四库仑定律1.在真空中两个点电荷间的作用力跟它们电量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比.作用力的方向在它们的连线上. F = kQ1Q2/r22.静电力常量 k=9.0109 Nm2/C23.适用条件：真空中、点电荷.4.点电荷:理想模型(有质量,有电荷,无体积)条件：实际带电体,在它们间的距离远大于其本身的大小时就可看成点电荷.利用库仑定律计算时，Q1、Q2取绝对值，力的方向由同

5、种电荷相斥、异种电荷相吸来定。第12页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【巩固】如图，半径均为r的金属球如图所示放置，使两球的边缘相距为r.今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力大小为F，比较F与kQ2/(3r)2的大小关系.第13页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习1】已知电子质量me=9.110-31kg, 质子的质量mp=1.6710-27kg,电子和质子的电荷量为e=1.610-19C.比较它们之间的静电力和万有引力的大小.带电粒子的重力一般忽略不计.第14页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习2】

6、半径相同的小金属球A、B带有电荷量相等的电荷，距离为r，相互吸引力为F，今让半径相同不带电的金属球C先后与A、B接触后移开，这时A、B两球作用力大小是A.F/8 B.F/4C.3F/8 D.3F/4【A】电荷守恒和库仑定律第15页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习3】两根长为l 的绝缘细线系两个带正电荷的小球，质量分别为m1和m2，电荷量分别为q1和q2，细绳的另一端固定在同一点.两球的平衡时，两线跟竖直方向夹角均为.1.下列说法正确的有：A. 若 m1m2，则q1m2 ，则q1 m2第18页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习4】点电荷A

7、、B固定,距离为l , 电荷量分别为+Q、 -4Q.今放入电荷C,并使C在A、B的共同作用下平衡.1. C电荷的位置A.一定在AB连线上.B.一定在AB之间.C.一定在A的左边.D.可能在B的右边.库仑定律和平衡条件【AC】+Q-4QAB第19页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习5】点电荷A、B固定,距离为l , 电荷量分别为+Q、 -4Q.今放入电荷C,并使C平衡.2. 求电荷C的位置及电荷量.3.若使A、B、C都在静电力作用下平衡,求电荷C的位置及电荷量.库仑定律和平衡条件【x=l,任意电荷】【-4Q】+Q-4QAB第20页，共69页，2022年，5月20日，1

8、9点22分，星期四【练习5】如图所示，在光滑绝缘的水平面上，沿一条直线依次排列着三个小球A、B、C（可视为点电荷），若它们在静电力作用下恰能处于平衡状态，则这三个小球所带电荷量及电性的关系，有可能的是：ABCA. -9, 4, -36 B. 4, 9, 36C. -3, 2, 8 D. 3, -2, 6【 A 】第21页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习6】如图所示，A、B是带有等量同种电荷的两小球，它们的质量都是m，它们的悬线长度都是L，悬线上端都固定在同一点O，B球悬线竖直且被固定，A球在偏离B球x的地方静止平衡，此时A受到绳的拉力为T；现在保持其他条件不变，用

9、改变A球质量的方法，使A球在距B为 x处平衡；则A受到的绳的拉力为：A.T ；B.2T；C.4T；D.8T。【D】第22页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习7】A、B两个点电荷，相距为L，质量分别为m和2m,它们由静止出发，初始时刻A的加速度为a，经过一段时间B的加速度也为a，速率为v，此时两点电荷间的距离是多大？点电荷A的速率是多大？第23页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习8】光滑水平面上用一根绝缘的轻弹簧连接着两个带同种电荷的小球（可视为点电荷），由于电荷间库仑斥力的作用，使弹簧伸长了L，现将两个小球所带电荷量同时减小为原来的一半，

10、则平衡时弹簧的伸长量将：A. B.C. D.上述三种情况都有可能【B】第24页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四3.电场与电场强度第25页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电场概念的引入问题1.力是物体对物体的作用,下列物体间力的作用是如何实现的？1.马拉车前进马对车的拉力2.空中物体受到的重力3.两块磁铁之间的磁力第26页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四怎样引入电场的概念?问题2.两个电荷之间的静电力是怎样发生的?+qQF电荷电荷电场第27页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电场1.电荷产生电场，电场是

11、客观存在的一种特殊物质形态.2.电场的基本特性：对放入其中的电荷有电场力的作用.电荷电荷电场第28页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四怎样描述电场的强弱?问题1.正电荷 Q的电场中有A、B两点,到Q的距离分别为rA、rB,且rArB,将试探电荷+q分别放在A、B两点.1.比较q在A、B两点受到的静电力的大小和方向.2.比较A、B两点的电场的强弱.FBFA+ABQ+q+q第29页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四怎样描述电场的强弱?问题2.能否用电场力表示电场的强弱?1.在A点分别放入试探电荷 q、2q, 电荷受到的静电力怎样变化?2.在A、B两点分别

12、放入试探电荷 qA、qB, 且qAqB, rArB,哪一个电荷受到的电场力大?FBFA+ABQ+q+q第30页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四怎样描述电场的强弱?问题3.怎样比较电场的强弱?FA/q=2FA/2q=kQ/rA2FB/q=2FB/2q=kQ/rB2A点电场较强FA/qFB/q1.比值F/q与试探电荷q无关.2.比值F/q越大，电场越强.FBFA+ABQ+q+q第31页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电场强度1.定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力跟它所带电荷量的比值. E = F/q (国际单位:N/C)2.矢量:规定电场中某点的

13、场强方向就是正电荷在该点所受的电场力的方向.3.场强的大小表示电场的强弱,方向表示电场的方向.第32页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四点电荷的场强公式问题:已知正点电荷电荷量Q, p点到Q的距离为r,求电荷+Q产生的电场在p点场强的大小和方向.Qpr+qFE第33页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习1】在点电荷-Q的电场中有A、B两点,分别放入试探电荷+q和-q,画出试探电荷在A、B两点受到的电场力的方向和A、B两点的电场强度方向.-QAB+q-q第34页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习2】在电荷Q1=810-9

14、 C的电场中有点A,在A点放入点电荷Q2=+410-9 C, Q2受到电场力F=810-5N,方向向右.1.求A点场强大小、方向.2.求A到Q1的距离r.3.若将Q2取走,求A点场强.4.若在A点放入Q2=-210-9C的负电荷,求A点场强大小和方向.5.求Q2受到的电场力.1.场强的定义式和决定式.2.试探电荷和场电荷.第35页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电场强度的定义式和决定式1.场强的定义式(任意电场) E=F/q q是试探电荷2.场强的决定式(真空中点电荷) E=kQ/r2 Q是场源电荷3.电场强度由电场本身的性质决定,与试探电荷无关.第36页，共69页，2

15、022年，5月20日，19点22分，星期四【练习3】 A为带电的金属板，电荷量为+Q，沿金属板的垂直平分线，在距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘丝线悬挂于O点，受水平向右的电场力偏转角而静止.试求小球所在处的电场强度 1.场强的定义式.2.E= kQ/r2的适用条件.第37页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习3】匀强电场场强大小为E，一质量为m的小球， 用绝缘丝线竖直悬挂，现给小球带上电荷量q，且有 ，则小球平衡时丝线与竖直方向的最大夹角是多少?【 30】第38页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四场强的叠加1.电场强度是矢量.2

16、.场强的大小电场的强弱. 场强的方向电场的方向.3.平行四边形定则.第39页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四思考：关于电场强度的定义式：E=F/q，下列说法中正确的是：A.式中F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量B.电场强度E与电场力F成正比，与放入电荷的电量q成反比C.电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在那一点所受的电场力D.电场中的同一点，由于分别放入正负电荷时，其受力反向，所以场强也反向【 AC】第40页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四思考：下列说法中正确的是：A.在一个以点电荷为中心、r为半径的球面上，各处电场

17、强度都相同B.电场中的某一点如果没有放入试探电荷，则该点的场强为零C.场强的方向就是放入电场中的电荷的受力方向D.电场中某点的场强方向与试探电荷的正负无关【D】第41页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四比较：关于电场强度的定义式和点电荷的场强公式，下列说法中正确的是：A、E=F/q中的场强E是电荷q产生的B、 E=F/q中的F表示单位正电荷受到的作用力C、E=kQ/r2中的场强E是点电荷Q产生的D、 E=F/q 和E=kQ/r2 都只适用于点电荷产生的电场【C】第42页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四下列说法正确的是:A.该电场是匀强电场B.a、b

18、、c、d四点的电场强度大小关系是EdEbEaEcC.这四点的场强大小关系是EbEaEcEdD.无法比较E值大小【练习4】如图所示，是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系.【 B】Fdcbaq第43页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习5】真空中有两个点电荷QA=+1.010-8C和QB=-4.010-8C,分别固定在x轴上x1=0和x2=6的位置上. 1.求电场强度为零的位置. 2.在x轴上场强沿x正方向的区域.3.今放入电荷C,使A、B、C三个电荷都在静电力作用下平衡.求电荷C的位置及电荷量.【x=-

19、6】【 x=-6 , QC=-4.010-8C 】【x-6,0 x6】QAQB06x第44页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习6】在真空中有两点电荷,Q1=+3.010-8C，Q2=-3.010-8C，它们相距r=0.1m,求.1.求两电荷连线的中点的场强.2.在电场中有一点A，A点与两个电荷的距离都等于r=0.1m，求A点的电场强度.2.7104N/C2.16105N/C第45页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习7】分析等量同种点电荷和等量异种点电荷形成的电场中，（1）两电荷连线上各点场强随距离变化的规律；（2）两电荷连线的垂直平分线上

20、各点场强随距离变化的规律第46页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四等量异种点电荷电场中，设两电荷间距离为L，某点在两电荷连线上，到甲电荷的距离为x，该点场强E,则有：当x=L/2时，E最小第47页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四等量同种点电荷电场中，设两电荷间距离为2L，某点在两电荷连线上，到甲电荷的距离为x，该点场强E,则有：当x= L/2时，E最大第48页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四DCBAE-q+q+q+q+q【练习8】如图，ABCDE是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处电量为-q

21、外，其余各点处的电量均为+q，求圆心处场强的大小和方向。第49页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习9】如图所示，用金属丝AB弯成半径r=1m的圆弧，但在A、B之间留出宽度为d=2cm的间隙.将电荷量为Q=3.1310-9C的正电荷均匀分布在金属丝上，求圆心O处的场强.0.09N/C若将圆环改为球壳呢？第50页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习8】 （05全国）图中a、b是两个点电荷,它们的电量分别为Q1、Q2,MN是ab连线的中垂线,P是中垂线上的一点.下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的左侧？A. Q1、Q2都是正电荷,且Q1|Q2|

22、C. Q1是负电荷,Q2是正电荷,且|Q1|Q2|1.平行四边形定则.2.点电荷的场强公式.【ACD】第51页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四对称性的应用：ABP【练习8】如图，细直棒AB上均匀分布着正电荷，它中点的正上方有一点P，则P点的场强方向为A.垂直于AB向上B.垂直于AB向下C.平行于AB向左D.平行于AB向右【A】第52页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四上题中，若将细直棒改为均匀带电的圆板，则在其轴线上各点的场强方向如何？带等量异种电荷的两块无限大平行板的非边缘部分的场即为匀强电场。第53页，共69页，2022年，5月20日，19点2

23、2分，星期四【练习9】将一质量为m、带电荷量为q的绝缘小球，套在一个半径为r的绝缘光滑圆环上，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中， ，将小球自圆环轨道的最低点由静止释放，试求小球能获得的最大速度是多少？ 第54页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习10】如图：三个小球A、B、C，质量分别为m、2m和3m，其中A球不带电，B球带电量为q，C球带电量为-q，用绝缘丝线竖直悬挂，每段丝线长均为L，在三球所在空间加上竖直向上的匀强电场，场强为E，已知qEmg，试求：（1）各段丝线的拉力大小（2）若所加电场E大小不变，方向斜向上，与水平方向夹角，求最上端悬线的拉力大小ABC第

24、55页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四【练习11】长木板AB放在水平面上如图所示，它的下表面光滑而上表面粗糙，一个质量为m、电荷量为q的小物块C从A端以某一初速起动向右滑行，当存在竖直向下的匀强电场时，C恰能滑到B端，当保持场强大小不变而方向改为向上时，C只能滑到AB的中点，求此电场的场强大小.E=mg/(3q)AECB第56页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四三.电场线第57页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四怎样引入电场线的概念问题1:1.画出+q在A、B、C三点受到的电场力F及场强E的方向2.比较三点场强的大小.+QCA

25、B-QCAB第58页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四怎样引入电场线的概念问题2:电场是一种客观存在的物质，看不见，摸不着，怎样形象直观地描述电场？+ab比较a、b两点场强E的大小,EaEb.第59页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四电场线1.为了形象地描述电场而引入的假想的的线.2.电场线的疏密表示电场的强弱. 沿电场线的切线方向表示电场的方向.Eab第60页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四匀强电场思考:下列电场线所表示的电场有什么特点?abcEaEbEcE的大小、方向处处相同.第61页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四作图:等量电荷的中垂线上的场强真空中有两个等量异种电荷和等量同种电荷A、B,分别作出:1. 两电荷连线中点O处的场强.2. 连线中垂线上P点的场强.第62页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四演示:典型电场的电场线第63页，共69页，2022年，5月20日，19点22分，星期四典型电场的电场线要求学生记住典型电场电场线的分布特征.第64页，共69页，