高二物理选修3-1.1.3电场强度 LI.ppt

第三节第三节 电场强度电场强度 两电荷不直接接触，两电荷不直接接触，它们之间的相互作用它们之间的相互作用是怎样产生的是怎样产生的?问题问题1两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。电荷电荷A A对电荷对电荷B B的作用，实际上是的作用，实际上是电荷电荷A A的电场对电荷的电场对电荷B B的作用的作用 B电荷电荷A电荷电荷一一.电场：电场：2 2、基本性质、基本性质电场的物质性电场的物质性 对放入其中的电荷有力的作用，这种对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫力叫电场力电场力。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电场强度电场强度:表示电场的强弱和方向表示电场的强弱和方向场源电荷场源电荷QQ：产生电场的电荷产生电场的电荷检验电荷检验电荷q:用来检验电场的电量很小（不影响原电场）用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。；体积很小（可以当作质点）的电荷。电场中电场中不同不同的点，同一的点，同一电荷所受力也不同，比电荷所受力也不同，比值值F/qF/q一般是一般是不同不同的。的。如图所示，在场电荷如图所示，在场电荷Q 形成的电场中形成的电场中A 点，分别放一点，分别放一检验电荷检验电荷+q,+2q,+3q，分别计算检验电荷所受的电场力分别计算检验电荷所受的电场力大小和大小和F/q 的比值的比值。3q2qq F/q电场力电场力 F检验电荷检验电荷的电荷量的电荷量q QqA+FrkQ qr2kQr22kQ qr2kQr23kQ qr2kQr2二二.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跟跟它的电荷量它的电荷量q q的的比值比值，叫做该点的电场强度，简，叫做该点的电场强度，简称场强。称场强。5.5.物理意义：物理意义：场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关与放入的试探电荷无关。3.3.单位：牛单位：牛/库库(N/C)(N/C)4.4.方向：电场强度是方向：电场强度是矢量矢量，规定其方向与，规定其方向与正电正电荷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：1.设：试探电荷的电荷量设：试探电荷的电荷量q=+5.010-9C，测得它在电，测得它在电场中的场中的A点受到的电场力为点受到的电场力为F=3.010-4N，求：求：A点的场强是多大？点的场强是多大？如果改用电荷量为如果改用电荷量为q=+6.0q=+6.0 1010-9-9C C的试探电荷，来确的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？定该点的场强，场强会不会改变？如果如果A A点未放试探电荷，则点未放试探电荷，则A A点的场强大点的场强大小为多少？方向呢？小为多少？方向呢？一点正点电荷的电荷量为一点正点电荷的电荷量为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？方向如何？点的电场强度是多少？方向如何？设想在设想在A A点放一个电点放一个电荷量为荷量为+q+q的试探电荷，的试探电荷，则它所受到的电场力为则它所受到的电场力为则该点的场强为则该点的场强为Q Q是场源电荷的电量，是场源电荷的电量，r r是场中某点到场源电荷的距离是场中某点到场源电荷的距离 真空中点电荷的电场强度真空中点电荷的电场强度真空中点电荷的场强真空中点电荷的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关三、真空中点电荷的场强三、真空中点电荷的场强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，荷，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成正比成正比和和的区别的区别：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点放一电点放一电量为量为 4 41010-9-9C 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2 2 1010-5-5NN，则，则P P点的场强度点的场强度 N/CN/C；把；把试探电荷的电量减少为试探电荷的电量减少为2 2 1010-9-9C C，则检验电，则检验电荷所受的电场力为荷所受的电场力为 NN。如果把这个试探如果把这个试探电荷取走，则电荷取走，则P P点的电场强度点的电场强度为为 N/CN/C。5103110-551033 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减半，则该处的场强变为原来的来的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平方成平方成反比反比 C C在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面为半径的球面上，各点的场强均相同上，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荷受到的电场力的方向B4、对于点电荷、对于点电荷Q产生的电场，下列说法正确的产生的电场，下列说法正确的是是A、电场强度的表达式仍成立，即、电场强度的表达式仍成立，即E=F/Q，式，式中的中的Q就是产生电场的点电荷就是产生电场的点电荷B、在真空中，电场强度的表达式为、在真空中，电场强度的表达式为E=KQ/r2，式中的式中的Q就是产生电场的点电荷就是产生电场的点电荷C、在真空中、在真空中E=kq/r2，式中，式中q是检验电荷是检验电荷D、上述说法都不对、上述说法都不对B思考题思考题：真空中：真空中两个正点电荷A、B所带所带电量电量皆为皆为Q，且相距为且相距为r,则距离则距离A为为r/3处的处的P点点的电电场强度场强度为多少为多少？AB+Q+QPEAEB解解：A A、B B都在都在P P点产生电场点产生电场，且且两个场强方向相反两个场强方向相反。答答：P P点场强为点场强为27KQ/4r27KQ/4r2 2.四四四四.电场的叠加电场的叠加电场的叠加电场的叠加 电场强度是矢量，合成应遵循平行四边电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则形法则 E+E-E合合电场强度的叠加电场强度的叠加PQ1Q2 在真空中有两个点电荷在真空中有两个点电荷Q Q1 1=3.03.01010-8-8C C和和Q Q2 2=3.03.01010-8-8C C，它们相距，它们相距0.1m0.1m，求，求电场中电场中A A点的场强（点的场强（A A点与两个点电荷点与两个点电荷的距离相等，的距离相等，r=0.1mr=0.1m）EA=2.7104N/C 五、电场力正电荷的电场力方向与场强方向相同正电荷的电场力方向与场强方向相同 F FqEqE负电荷的电场力方向与场强方向相反负电荷的电场力方向与场强方向相反六、电场线六、电场线 1.1.概念概念:电场线是用来形象地描述电场强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弱与方向特性的一簇曲线.(.(电场线是假想电场线是假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中并不存在.).)2.2.电场线的特征电场线的特征静电场的电场线静电场的电场线起于正电荷止于负电荷起于正电荷止于负电荷，孤，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点于）无穷远处点.(.(单向的单向的,非闭合的非闭合的)电场线电场线不不会会相交相交，也不会相切，也不会相切.电场线电场线疏密疏密反映电场反映电场强弱强弱,电场线电场线密密的地方的地方场强场强大大，电场线，电场线疏疏的地方场强的地方场强小小.电场线上每一点的电场线上每一点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.E1E2如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。特点：特点：a a、离点电荷越近、离点电荷越近,电场线越密电场线越密,场强越大场强越大.b b、以点电荷为球心作个球面、以点电荷为球心作个球面,电场线处处与电场线处处与球面垂直球面垂直,在此球面上场强大小处处相等，方在此球面上场强大小处处相等，方向不同向不同.3.3.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特点：特点：a a、沿点电荷的连线、沿点电荷的连线,场强先变小后变大场强先变小后变大.b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上、两点电荷连线中垂面（中垂线）上,场强方场强方向均相同向均相同,且总与中垂面（中垂线）垂直且总与中垂面（中垂线）垂直.等量异种点电荷形成的电场中的电场线等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布分布c c、在中垂面（中垂线）上、在中垂面（中垂线）上,与两点电荷连线的中与两点电荷连线的中点点0 0等距离各点场强相等等距离各点场强相等.等量同种点电荷形成的电场中电场中电场等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况线分布情况特点：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0.0.b 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0.0.c c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏变密后变疏.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、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是匀强电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、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行电场线平行.例例1 1：如图，是静电场的一部分电场线的分布，：如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（下列说法正确的是：（）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例例2 2：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，故、因电场线是直线，所以是匀强电场，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例例3 3：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点作减速运动，且运动的加速度值越来点作减速运动，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越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（电场可能是：（）ABCDPQPQPQPQC+Q+Q-Q-QE E1 1E E2 2E E1 1、两点电荷连线上各点电场线、两点电荷连线上各点电场线方向从正电荷指向负电荷方向从正电荷指向负电荷2 2、两点电荷连线的中垂面、两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向（中垂线）上，电场线方向均相同，场强方向均相同，均相同，场强方向均相同，且总与中垂面（线）垂直，且总与中垂面（线）垂直，在中垂线上到两点电荷中点在中垂线上到两点电荷中点O O点等距离处各点的场强相等。点等距离处各点的场强相等。等量异种点电荷的电场强度+Q+Q-Q-QE E1 1E E2 2E E3 3、在中垂面（线）上的电、在中垂面（线）上的电荷受到的电场力的方向总荷受到的电场力的方向总与中垂面（线）垂直，因与中垂面（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移此，在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。动电荷时电场力不做功。等量异种点电荷的电场强度+Q+Q+Q+QE E1 1E E1 1E E2 2E E2 2E E等量同种点电荷的电场强度1、两点电荷连线中点O处场强为零2、两点电荷连线中垂面（线）上，场强方向总沿面（线）远离 O（等量正电荷）3、在中垂面（线）上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱。abABa例例4 4：如图：如图a a所示，所示，A A、B B是一个点电荷产生的电场是一个点电荷产生的电场的电场线，如图的电场线，如图b b则是方向在电场线上，则是方向在电场线上，a a、b b两两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：（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qFbB图a图bP15/4 有同学说,电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹.这一说法对吗?为什么?结论结论:电场线与带电粒子在电场中的运动轨电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系迹之间没有必然联系.答:不对.因为电场线是为了形象描述电场而引入的一组曲线.只有下述条件同时成立电场线是电场线是直线直线;带电粒子初速为带电粒子初速为零零或速度与电场线或速度与电场线共线共线;带电粒子带电粒子仅受仅受电场力作用电场力作用,带电粒子才沿电场线运动.电场力电场强度物理意义电荷在电场中所受的力反映电场力的属性决定因素由电场和电荷共同决定仅有电场自身决定大小F=qEE=F/q方向正电荷受力与E相同负电荷受力与E相反规定E的方向为正电荷在该点的受力方向单位NN/C小结：小结：二、电场强度二、电场强度1、电场的概念、电场的概念 :2、电场强度电场强度（1）定义定义:（2）公式公式:（3）单位单位:（4）电场强度的方向电场强度的方向:（5）物理意义物理意义:3、真空中点电荷的电场强度公式真空中点电荷的电场强度公式:4、电场力、电场力:F=Eq 在真空中有两个点电荷在真空中有两个点电荷q q1 1和和q q2 2，分别位于，分别位于A A和和B B，相距相距20 cm20 cm，q q1 1为为4 41010-8-8 C C，q q2 2为为8 81010-8-8 C C。则在则在ABAB连线上连线上A A点的外侧离点的外侧离A A 点点20 cm20 cm处的处的D D点点场强大小、方向如何场强大小、方向如何?课堂训练课堂训练 D点场强点场强E合合=E1+E2=4.5103(N/C),方向由方向由A指向指向D。解：如图，取向左为正方向，q1在D点的场强E1方向向左,取E1=9103(N/C)q2在D点的场强E2方向向右,取E1=-4.5103(N/C)BAD