物理人教选修31课件第一章第3讲电场强度

1、第一章静电场,第3讲电场强度,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、电点电荷的电场 电场强度的叠加,三、电场线和匀强电场,栏目索引,一、电场和电场强度,对点检测 自查自纠,一、电场和电场强度,知识梳理,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.,(3)静电场： 电荷产生的电场.,物质,场和实物,力的作用,静止,电场,答案,2.电场强度 (1)场源电荷和试探电

2、荷 电荷是激发或产生我们正在研究的电场的电荷. 电荷是用来检验电场是否存在及其 分布情况的电荷. (2)电场强度 定义：放入电场中某点的点电荷所受 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 .,场源,试探,强弱,静电力,电荷量,强弱,方向,N/C,正电荷,相反,答案,【深度思考】,(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？,答案不正确.电场中某点的电场强度E

3、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？,答案如加速度a ，密度 等.用比值定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的原有物理量并无直接关系.,答案,典例精析,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q，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2E C.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

4、、有无均无关,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.,D,解析答案,例2真空中O点放一个点电荷Q1.0109 C，直 线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电 荷q1.01010 C，如图1所示.求：,图1,(1)q在M点受到的作用力；,解析电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力， 根据库仑定律，得FM 1.0108 N.因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.,答案大小为1.0108 N方向沿MO指向Q,解析

5、答案,(2)M点的场强；,解析M点的场强EM 100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同.,答案大小为100 N/C方向沿OM连线背离Q,解析答案,(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EM0，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100 N/C，方向沿OM连线背离Q.,答案大小为100 N/C方向沿OM连线背离Q,返回,解析答案,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

6、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，与是否放入的试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关.,知识梳理,二、点电荷的电场电场强度的叠加,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 .,无穷远,点电荷,矢量和,答案,【深度思考】,公式E 是点电荷场强的决定式，仅适用于点电荷的电场强度求解，Q是场源电荷，E与Q成正比，与r2成反比.,答案,典例精析,例3真空中

7、距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个带电荷量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为(),BD,解析答案,返回,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：,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？,解析答案,方法点拨,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,方法点拨,返回,方法点拨,电场强度是

8、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.,三、电场线和匀强电场,知识梳理,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 . (5)匀强电场的电场线是 .,电场,曲线,切线,正电荷,无限远,相交,较密,间隔相等的平行线,答案,2.几种特殊的电场线(自己画出电场线),答案

9、,答案,3.匀强电场 (1)定义：电场中各点电场强度的 、 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 .,大小相等,方向相同,平行直线,间隔相等,答案,【深度思考】,(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

10、方向.,答案,典例精析,返回,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() 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(不计重力),图3,解析答案,总结提升,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； 电场线越密的地方场强越大，由题图知EAEB，又因FqE，得FAFB，故B正确；,由a 知，aF，而FE，EAEB，所以aAaB，故D错；,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

11、沿曲线由B到C，故C错误.,答案B,总结提升,总结提升,返回,(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.,对点检测 自查自纠,1,2,3,4,1.(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

12、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,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；,由E 得，FqE，q一定时F与E成正比，则知P点的场强越大，同一试探电荷在P点受到的电场力越大，故C正确；,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,1,2,3,4,2.(对电场强度的理解)如

13、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q12.0108 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0106 N，方向如图，则B处场强多大？如果换用一个q2 4.0107 C 的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？,图4,解析答案,1,2,3,4,解析由场强公式可得EB 200 N/C，因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反.,q2在B点所受静电力F2q2EB4.0107200 N8.0105 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反. 此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1相反.,答案200 N/C8.0105 N200 N/C,1,2,3,4,3.(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，MOP60.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