教科版高中物理必修第三册第一章静电场3静电场电场强度和电场线课件

知识点1静电场3

静电场电场强度和电场线知识清单破1.定义:静电场是静止电荷周围产生的一种特殊物质。2.力学性质:电荷与电荷之间的相互作用力就是通过电场而发生的,电场对电荷的作用力称为

电场力。

3.物质属性:场是物质存在的一种形态。场和由实物粒子构成的物质一样,存在着相互作用,

并且都具有能量。1.检验电荷(1)用途:用来研究电场各点性质的电荷。(2)特点:检验电荷放入电场之后不改变产生电场的带电体上的电荷分布,即不影响原电场的

分布;检验电荷的电荷量充分小,体积充分小,可视为点电荷,在电场中的位置可以准确描述。2.电场强度(1)定义:在电场某一位置的检验电荷所受电场力与电荷量的比称为该点的电场强度,简称场

强。用E表示。(2)定义式:知识点2电场强度(3)单位:N/C。(4)矢量性:电场强度是矢量,方向就是位于该点的正电荷受力的方向。(5)物理意义:电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量,其大小由产生电场的场源电荷

和位置决定,与检验电荷无关。3.点电荷的电场(1)场强公式(2)适用条件:真空中的静止点电荷。(3)方向:如果场源电荷Q是正电荷,某点处电场强度E的方向由Q指向该点;如果场源电荷Q是

负电荷,某点处电场强度E的方向由该点指向Q。1.概念:电场线是一种用来描述电场的假想几何图线。2.特点(同一静电场中)(1)电场线每一点的切线方向都与该点的场强方向一致。(2)电场线密的地方场强大,电场线疏的地方场强小。(3)不闭合:在静电场中,电场线起始于正电荷(或无穷远处),终止于无穷远处(或负电荷)。(4)不中断:在没有电荷的地方,电场线不能中断;(5)不相交:任意两条电场线不能相交。3.匀强电场(1)定义:各点场强的大小和方向都相同,这样的电场叫作匀强电场。(2)电场线分布:相互平行且均匀分布。知识点3电场线1.将一检验电荷放到电场中的P点,由E=

可得该点场强大小为50N/C,若将该检验电荷拿走,P点的场强会变为0吗?2.在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度相同吗?3.电场线上某点的切线方向和带正电的检验电荷在该点时的运动方向一定相同吗?知识辨析一语破的1.不会。电场强度由电场本身决定,与检验电荷无关,拿走检验电荷,P点场强不变。2.不相同。电场强度为矢量,在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电

场强度大小相等,但方向不同,故电场强度不同。3.不一定。电场线上某点的切线方向是带正电的检验电荷在该点时的受力方向,与检验电荷

运动方向无关。关键能力定点破定点1电场强度的叠加与计算1.电场叠加原理电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则,即平行四边形定则;当空间存在多个电荷时,空间

中某一点的场强等于各个电荷单独存在时该点的场强的矢量和。对于同一直线上的电场强

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。

2.分析电场叠加问题的一般步骤(1)确定要分析、计算的空间位置;(2)分析该处有几个分电场,计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向;(3)利用平行四边形定则求出矢量和。3.计算非点电荷电场强度的常用方法(1)补偿法:当所给的带电体不是一个完整的规则物体时,将该带电体割去或增加一部分,组成

一个规则的整体,从而求出规则物体在某点处产生的电场的电场强度,再通过电场强度的叠

加求出待求不规则物体在该点产生的电场的电场强度。应用此法的关键是“割”“补”后

的带电体应当是我们熟悉的物理模型。(2)微元法:微元法是将带电体分成许多电荷元,每个电荷元看成点电荷,先根据点电荷场强公

式求出每个电荷元在某点处产生的电场的场强,再结合对称性和电场叠加原理求出该点的合

场强。求解均匀带电圆环、带电平面、带电直杆等在某点产生的场强问题,可采用微元法。如图所示,总电荷量为q的正电荷均匀分布在半球面ACB上【1】,球面半径为R,CO'为通

过半球面顶点C和球心O的轴线。P、M为轴线上的两点,距球心O的距离均为2R。在M右侧

轴线上O'点固定一带电荷量为Q的负点电荷D【2】,O'、M点间的距离为R,已知P点的场强为零

【3】。已知均匀带电的封闭球壳在外部空间产生的电场可等效于在球心处带相等电荷量的点

电荷在球壳外部产生的电场【4】,静电力常量为k,则M点的场强大小为

(

)

A.

+

B.

+

典例1C.

+

D.

+

C

信息提取

【2】【3】负点电荷D在P点产生的电场的场强方向向右,左半球壳在P点产生的

电场的场强方向向左,且两场强大小相等。【1】【4】应用补偿法,可将半球壳“补”成完整球壳(电荷量为2q)处理。思路点拨

(1)先分析左半球在P点的场强(2)将半球壳补完整,按以下思路分析解析

左半球壳在P点产生的场强方向向左,大小为E左P=k

=k

(由【2】【3】得到),半球壳补成完整球壳(电荷量为2q)后在P点产生的场强方向向左,大小为E球P=k

=k

(由【1】【4】得到),则右半球壳在P点产生的场强方向向左,大小为E右P=E球P-E左P=k

-k

,则左半球壳在M点产生的场强方向向右,大小为E左M=E右P=k

-k

,故M点的场强为EM=E左M+k

=k

+k

,方向向右,C正确。定点2常见典型电场的电场线

电场线图样简要描述正、负点电荷

以点电荷为球心的球

面上各点场强大小相

等、方向不同等量同种点电荷等量正电荷

(1)两点电荷连线上,中点O的场强为零,由点电荷向O点方向,各点的场强逐渐变小,关于O点对称的位置,场强等大反向;(2)在两点电荷连线的中垂线上,从O点到无限远处,场强先变大后变小;关于O点对称的位置,场强等大反向;(3)图中正方形ABCD,四个顶点处的场强等大,方向不同,图中A、C处场强等大反向,B、D处场强等大反向等量负电荷

电场线图样简要描述等量异种点电荷

(1)两点电荷连线中点O场强最小,由O点向点电荷方向的场强逐渐变大;(2)从两点电荷连线中点O沿中垂线到无穷远处,场强逐渐变小;(3)在两点电荷连线或连线的中垂线上关于O点对称的两点场强相同(等大、同向),且正方形ABCD的四个顶点处场强等大,A、C处场强同向,B、D处场强同向带电平行金属板

带电平行金属板之间的电场

线,除边缘外均为平行等间距

的直线,场强大小相等,方向

相同1.判断电场强度的大小和方向(1)比较电场强度大小:场强大处电场线密,场强小处电场线疏。(2)确定电场强度方向:电场线上任意一点的切线方向就是该点电场强度的方向。定点3电场线的应用易错警示

场强的大小与电场线的疏密有关,但是不能仅根据一条电场线臆想空间中整个电

场的分布,因此也不能仅根据一条电场线来判断线上两点的电场强度大小关系。2.电场线与带电粒子运动轨迹的关系电场线不是带电粒子的运动轨迹,带电粒子在静电力作用下的运动轨迹可能与电场线重

合,也可能不重合。(1)当满足以下三个条件时,带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线重合:①电场线为直线;②带电粒子的初速度为零,或初速度方向与电场线平行;③带电粒子仅受静电力或所受合力的方向与电场线平行。(2)若带电粒子仅受静电力,带电粒子在电场中做曲线运动时,其运动轨迹与电场线一定不重

合。物体做曲线运动时,合力与速度不共线,且合力的方向指向轨迹的凹侧,这是解决带电粒子仅受静电力作用时在电场中做曲线运动问题的重要依据,具体做法如下:①在轨迹和电场线的交点处,画出电场线的切线,如图所示,结合轨迹弯曲方向判断静电力方

向。

②画出轨迹的切线,即速度方向,由速度方向与静电力方向的夹角判断做功情况及速度增减

情况。③结合静电力的方向,由带电粒子的电性判断场强方向,或由场强方向判断带电粒子的电

性。④由电场线的疏密定性判断电场强度的大小,再由a=

定性判断加速度的大小。(多选)如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线【1】,虚线是某带

电粒子通过该电场区域时的运动轨迹【2】,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只

受静电力作用,根据此图可做出的正确判断是

(

)

A.带电粒子所带电荷的正负B.带电粒子在a、b两点的受力方向C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大典例2BCD

信息提取

思路点拨

解析

根据轨迹弯曲方向能判断出静电力方向向左(由【2】得到),带电粒子与