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第3节电场及其描述本讲稿第一页，共三十页 两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的怎样产生的?B+A+本讲稿第二页，共三十页一一.电场：电场：2 2、基本性质：、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种力对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫叫电场力电场力。1 1、定义：、定义：存在于带电体周围的特殊存在于带电体周围的特殊物质物质。3 3、电荷间的相互作用力通过电场发生、电荷间的相互作用力通过电场发生 电荷电荷A A电场电场 电荷电荷B B本讲稿第三页，共三十页 用什么可以检验空间存在用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？看不见又摸不着的电场？电场的基本性质：电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。对放入其中的电荷有力的作用。本讲稿第四页，共三十页试探电荷试探电荷 用来检验电场的电量很小（不影响原用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作点电荷）的电场）；体积很小（可以当作点电荷）的电荷。电荷。场源电荷：场源电荷：产生电场的电荷产生电场的电荷本讲稿第五页，共三十页结论结论:F/qF/q能能反反映映电电场场中中某某点点电电场场的的力力的的性性质质电场的强弱电场的强弱。2.2.电场中电场中不同不同的点，同一电荷所受力也不的点，同一电荷所受力也不同，比值同，比值F/qF/q一般是一般是不同不同的。的。1.1.电场中的电场中的同同一点，不同电荷所受力不同，一点，不同电荷所受力不同，比值比值F/qF/q是是一定一定的的。问题问题2实验现象：实验现象：本讲稿第六页，共三十页二二.电场强度电场强度1.1.定义：放入电场中某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跟它跟它的电荷量的电荷量q q的的比值比值，叫做该点的电场强度，简称场强。，叫做该点的电场强度，简称场强。5.5.理解：理解：场强反映电场力的性质，由电场本身决定，场强反映电场力的性质，由电场本身决定，与放与放入的试探电荷无关入的试探电荷无关。3.3.单位：牛单位：牛/库库(N/C)(N/C)伏伏/米米(V/m)1 V/m=1N/C(V/m)1 V/m=1N/C4.4.方向：规定与方向：规定与正电荷正电荷在该点的受力方向相同在该点的受力方向相同 2.2.定义式：定义式：本讲稿第七页，共三十页练习：练习：在电场中在电场中A A处放点电荷处放点电荷+q+q，其受电场力为，其受电场力为F F，方向向左，则方向向左，则A A处场强大小处场强大小 ，方向为，方向为 ；若将若将A A处放点电荷为处放点电荷为2q2q，则该处电场强度，则该处电场强度大小为大小为 ，方向为，方向为 。向左向左向左向左课堂训练课堂训练本讲稿第八页，共三十页1 1、电场中有一点、电场中有一点P P，下列哪些说法正确的是（，下列哪些说法正确的是（）A A 若放在若放在P P点的试探电荷的电量减半，则点的试探电荷的电量减半，则P P点点的场强减半。的场强减半。B B 若若P P点没有试探电荷，则点没有试探电荷，则P P点的场强为零。点的场强为零。C PC P点的场强越大，则同一电荷在点的场强越大，则同一电荷在P P点受到的点受到的电场力越大。电场力越大。D PD P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向C课堂训练课堂训练本讲稿第九页，共三十页2 2、真空中有一电场，在电场中的、真空中有一电场，在电场中的P P点放一电量点放一电量为为410410-9-9C C的试探电荷，它受到的电场力的试探电荷，它受到的电场力 210210-5 5NN，则，则P P点的场强度点的场强度 N/CN/C；把试探电荷的；把试探电荷的电量减少为电量减少为210210-9-9C C，则检验电荷所受的电场力，则检验电荷所受的电场力为为 NN。如果把这个试探电荷取走，则如果把这个试探电荷取走，则P P点的电场强度为点的电场强度为 N/CN/C。5103110-55103课堂训练课堂训练本讲稿第十页，共三十页三、真空中点电荷的场强三、真空中点电荷的场强+-由库仑定律和场强的定义式推导由库仑定律和场强的定义式推导1 1、大小、大小2.2.场强方向：场强方向：正正点电荷电场方向点电荷电场方向背离背离电荷电荷 负负点电荷电场方向点电荷电场方向指向指向电荷电荷本讲稿第十一页，共三十页适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义定义式，适定义式，适用于一切电用于一切电场场仅对点电荷仅对点电荷的电场适用的电场适用q q是检验电是检验电荷，但荷，但E E与与q q无关无关QQ是场源电是场源电荷，荷，E E与与QQ成成正比正比和和的区别的区别：本讲稿第十二页，共三十页3 3、关于电场强度，下列说法正确的是（关于电场强度，下列说法正确的是（）A A E E=F/qF/q，若，若q q减半，则该处的场强变为原来减半，则该处的场强变为原来的的2 2倍倍 B BE E=kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与QQ成正比，而与成正比，而与r r平方成反平方成反比比 C C在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面上，为半径的球面上，各点的场强均相同各点的场强均相同 D D电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向到的电场力的方向课堂训练课堂训练B本讲稿第十三页，共三十页四、电场线四、电场线本讲稿第十四页，共三十页电场线电场线 电场线是用来形象地描述电场强弱与电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的的切线方向切线方向，都和该点的，都和该点的场强方向场强方向一致。一致。本讲稿第十五页，共三十页电场线的特征电场线的特征3 3、电场线不会相交，也不会相切、电场线不会相交，也不会相切1 1、电场线、电场线密密的地方场强的地方场强大大，电场线，电场线疏疏的地方场强的地方场强小小2 2、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点起于）无穷远处点4 4、电场线是、电场线是假想假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中并不存在5 5、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系的运动轨迹之间没有必然联系本讲稿第十六页，共三十页几种常见电场中电场线的分布及特点几种常见电场中电场线的分布及特点1 1、正、负点电荷的电场中电场线的分布、正、负点电荷的电场中电场线的分布本讲稿第十七页，共三十页特点：特点：a a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直2 2、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布c c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0 0等距离各点场强相等。等距离各点场强相等。本讲稿第十八页，共三十页3 3、等量同种点电荷形成的电场中电场线分布、等量同种点电荷形成的电场中电场线分布特点：特点：a a、两点电荷连线中点、两点电荷连线中点OO处场强为处场强为0 0b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为疏，但场强并不为0 0c c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏后变疏本讲稿第十九页，共三十页4 4、匀强电场、匀强电场特点：特点：a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是场的电场线是平行等距平行等距的直线的直线b b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行平行本讲稿第二十页，共三十页点电荷与带电平板的电场中电场线的分布点电荷与带电平板的电场中电场线的分布 特点：特点：a a、以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称、以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称b b、电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线、电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线c c、在带电平板表面场强与平板垂直、在带电平板表面场强与平板垂直本讲稿第二十一页，共三十页4.4.如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（法正确的是：（）A A、这个电场只能是负电荷的电场、这个电场只能是负电荷的电场B B、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处受到的电场力两处受到的电场力F FB BFFA AC C、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处的加速度大小，两处的加速度大小，a aA AaaB B （不计重力）（不计重力）D D、负电荷在、负电荷在B B点处受到的电场力方向沿点处受到的电场力方向沿B B点切点切 线方向线方向ABB课堂训练课堂训练本讲稿第二十二页，共三十页PQPQPQ5.5.正检验电荷正检验电荷q q在电场中在电场中P P点处开始向点处开始向QQ点作减速点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：则可以确定它所处的电场可能是：()()ABCDPQC本讲稿第二十三页，共三十页6.6.如图为一条电场线，下列说法正确的是：（如图为一条电场线，下列说法正确的是：（）A A、E EA A一定大于一定大于E EB BB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，、因电场线是直线，所以是匀强电场，故故E EA A=E=EB BC C、A A点电场方向一定由点电场方向一定由A A指向指向B BD D、ABAB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定ABC本讲稿第二十四页，共三十页7、如图、如图:AB是某电场中一条电场线是某电场中一条电场线,在电场线上在电场线上P处处自由释放一个负试探电荷时自由释放一个负试探电荷时,它沿直线向它沿直线向B点处运点处运动动,对此现象下列判断正确的是对此现象下列判断正确的是(不计电荷重力不计电荷重力)()A.电荷向电荷向B做匀加速运动做匀加速运动B.电荷向电荷向B做加速度越来越小的运动做加速度越来越小的运动C.电荷向电荷向B做加速度越来越大的运动做加速度越来越大的运动D.电荷向电荷向B做加速运动做加速运动,加速度的变化情况不能确定加速度的变化情况不能确定ABP本讲稿第二十五页，共三十页aba8.8.如左图所示，如左图所示，ABAB是一个点电荷产生的电场的电场是一个点电荷产生的电场的电场线，右图则是方向在电场线上，线，右图则是方向在电场线上，a a、b b两处的检验电荷两处的检验电荷所受电场力大小与电荷量大小之间的函数图线，则：所受电场力大小与电荷量大小之间的函数图线，则：（）A A、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在B B侧侧B B、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在A A侧侧C C、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在A A侧侧D D、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在B B侧侧qFbBAB本讲稿第二十六页，共三十页9.一个质量一个质量m=30g，带电荷量为，带电荷量为q=-1.7*10-8C的半径的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电场线水极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电场线水平。当小球静止时，测得悬线与竖直方向成平。当小球静止时，测得悬线与竖直方向成30o夹角，夹角，如图所示，求该电场的场强大小，说明场强方向。如图所示，求该电场的场强大小，说明场强方向。30o本讲稿第二十七页，共三十页10.在匀强电场中在匀强电场中,将一质量为将一质量为m、电荷量为、电荷量为q的的小球由静止释放小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为该直线与竖直方向的夹角为,如图所示如图所示,求匀强电场求匀强电场场强场强E的最小值。的最小值。mg本讲稿第二十八页，共三十页11.竖直放置的两块足够长的平等金属板间有匀强竖直放置的两块足够长的平等金属板间有匀强电场。其电场强度为电场。其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成的带电小球，丝线跟竖直方向成角时角时小球恰好平衡，如图所示，请问：小球恰好平衡，如图所示，请问：(1)小球带电荷量是多少？小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？+-b本讲稿第二十九页，共三十页12.如图所示，一质量为如图所示，一质量为m、电荷量为、电荷量为+q的小球的小球从距地面为从距地面为h处，以某一水平初速度处，以某一水平初速度v0抛出，在小抛出，在小球运动的区域里，加有与小球初速度方向相反的匀强球运动的区域里，加有与小球初速度方向相反的匀强电场，若小球落地时速度方向恰好竖直向下，则小球电场，若小球落地时速度方向恰好竖直向下，则小球飞行的水平距离飞行的水平距离L，小球落地时的动能，小球落地时的动能Ek和电场强和电场强度各是多少？度各是多少？hL本讲稿第三十页，共三十页