第三节电场强度.pptx

电场强度电场强度 两两电荷没有直接接触电荷没有直接接触，它们之间它们之间的静电力是如何的静电力是如何发生的发生的?问题问题1 1问题问题2 2 静电力的大小与距离静电力的大小与距离有关，其本质原因是什么有关，其本质原因是什么?一一.电场：电场：1 1、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.2 2、静电场静电场：静止的电荷产生的场。：静止的电荷产生的场。电场由电荷产生的电场由电荷产生的电荷电荷A A电场电场电荷电荷B B3 3、定义：存在于带电体周围的特殊定义：存在于带电体周围的特殊物质物质。4 4、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，这种力叫对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力电场力。用什么可以检验空间存在但看不见又摸不着用什么可以检验空间存在但看不见又摸不着的电场及其性质？的电场及其性质？（如何研究电场）（如何研究电场）试探电荷（检验电荷）试探电荷（检验电荷）q q场源电荷场源电荷Q Q：产生电场的电荷产生电场的电荷试探电荷必须具备的条件：试探电荷必须具备的条件：（2 2）电量小电量小（1 1）体积小体积小不影响原电场不影响原电场可以当作点电荷可以当作点电荷思考：思考：将同一个试探电荷将同一个试探电荷q q，分别放在电场中的不同位置，分别放在电场中的不同位置，它所受的电场力的大小和方向它所受的电场力的大小和方向是否相同？是否相同？这反应了电场在不同位置处的强弱不同。这反应了电场在不同位置处的强弱不同。问题：问题：能否直接用试探电荷受到的电场力大小表示电能否直接用试探电荷受到的电场力大小表示电场的强弱场的强弱电场力越大该点电场越强？电场力越大该点电场越强？不能不能 在电场中的同一位置，带电量不同的试探电荷在电场中的同一位置，带电量不同的试探电荷q q，所，所受的电场力受的电场力F F不同。不同。但实验表明：但实验表明：在电场中的同一位置，试探电荷所受在电场中的同一位置，试探电荷所受的电场力的电场力F F与试探电荷电量与试探电荷电量q q的比值不变，即的比值不变，即且且在电场中的在电场中的不同位置不同位置，电场力，电场力F F与试探电荷电量与试探电荷电量q q的的比值不同比值不同。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跟它的跟它的电荷量电荷量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.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，规定规定其方向与其方向与正电荷正电荷在该在该点的受力方向相同。点的受力方向相同。2.2.定义式：定义式：(适用任何电场适用任何电场)2.2.在在电场中电场中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，方向向左，则左，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处放处放点电荷为点电荷为2q2q，则该处电场强度大小为，则该处电场强度大小为 ，方向，方向为为 。向左向左向左向左1 1下列关于电场强度的叙述正确的是下列关于电场强度的叙述正确的是 （）A A电场中某点的场强在数值上等于单位电量受到的电场中某点的场强在数值上等于单位电量受到的电场力电场力B B电场中某点的场强与该点试探电荷所受的电场力电场中某点的场强与该点试探电荷所受的电场力成正比成正比C C电场中某点的场强方向就是试探电荷在该点所受电场中某点的场强方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向电场力的方向D D电场中某点的场强与该点有无试探电荷无关电场中某点的场强与该点有无试探电荷无关 A D设一个点电荷的电荷量为设一个点电荷的电荷量为+Q+Q，与之相距为，与之相距为r r的的A A点点放一试探电荷，所带电荷量为放一试探电荷，所带电荷量为+q+q。（1 1）试用所学的知识推导）试用所学的知识推导A A点的场强的大小，并点的场强的大小，并确定场强的方向；确定场强的方向；（2 2）若所放试探电荷为）若所放试探电荷为-2q-2q，结果如何？，结果如何？（3 3）如果移走所放的试探电荷呢？）如果移走所放的试探电荷呢？+Q+Q+Q+Q+q+q某点的电场强度某点的电场强度与放入电荷无关与放入电荷无关仅决定于仅决定于场源电荷及空间位置场源电荷及空间位置三、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(适用点电荷电场适用点电荷电场)思考：思考：以点电荷为圆心，以点电荷为圆心，r r为半径的球面上，各为半径的球面上，各点的场强有什么特点？点的场强有什么特点？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 负负点电荷电点电荷电场方向场方向指向指向电荷电荷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的减半，则该处的场强变为原来的2 2倍倍 B BE E=kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与Q Q成正比，而与成正比，而与r r平方成反比平方成反比 C C在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面上，各点为半径的球面上，各点的场强均相同的场强均相同 D D电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的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电场力的方向 B4 4、对于场强，本节出现了、对于场强，本节出现了 E=F/q E=F/q 和和 两个两个公式，你认为下列认识正确的是公式，你认为下列认识正确的是:（）A Aq q 表示场中的试探电荷，表示场中的试探电荷，Q Q 表示场源电荷表示场源电荷B BE E 随随 q q 的增大而减小，随的增大而减小，随 Q Q 的增大而增大的增大而增大C C第一个公式适用于包括点电荷在内的所有场源第一个公式适用于包括点电荷在内的所有场源的电场求场强，且的电场求场强，且 E E 的方向和的方向和 F F 一致一致D D从第二个公式看，拿走从第二个公式看，拿走 Q Q 后，后，E E 就不存在了就不存在了 AD+Q+Q-Q-QE E1 1E E2 2E E+Q+Q+Q+QE E1 1E E1 1E E2 2E E2 2E E四、电场强度的叠加四、电场强度的叠加结论：电场强度是矢量，合成应遵循平行结论：电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则四边形法则 例、例、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410410-8-8 C C，q q2 2为为810810-8-8 C C。则。则在在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点场强点场强大小、方向如何大小、方向如何?D D点场强点场强E E合合=E=E1 1+E+E2 2=4.510=4.5103 3(N/C),(N/C),方向方向由由A A指向指向D D。解：如图，取向左为解：如图，取向左为正方向正方向，q q1 1在在D D点的场强点的场强E E1 1方向向左方向向左,取取E E1 1=910=9103 3(N/C)(N/C)q q2 2在在D D点的场强点的场强E E2 2方向向右方向向右,取取E E1 1=-4.510=-4.5103 3(N/C)(N/C)BADQrPrQP应用：一个半径为应用：一个半径为R R的的均匀均匀带电球体（或球壳）带电球体（或球壳）在外部产生的电场在外部产生的电场与一个位于与一个位于球心的、电球心的、电荷量相等的荷量相等的点电荷产生点电荷产生的电场相同的电场相同五、电场线五、电场线 1.1.概念概念:在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该处的场强方向一致，这样的曲线就叫做线方向都和该处的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。电场线。电场线不闭合，不相交，不相切电场线不闭合，不相交，不相切.电场线电场线疏密疏密反映电场反映电场强弱强弱每一点的每一点的切线方向切线方向表示表示场强方向场强方向.2.2.电场线的特征电场线的特征起于起于正电荷或无穷远，止正电荷或无穷远，止于于负电荷或无穷远，在没负电荷或无穷远，在没有电荷处不中断。有电荷处不中断。电场线是假想的，实际中并不存在的电场线是假想的，实际中并不存在的电场线不是电荷的运动轨迹电场线不是电荷的运动轨迹特点：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、负点电荷的电场线的分布正、负点电荷的电场线的分布特点：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.等量异种点电荷的电场线分布等量异种点电荷的电场线分布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等距离的点场等距离的点场强相等强相等.E等量同种点电荷形成的电场线分布情况等量同种点电荷形成的电场线分布情况特点：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,场强先增大后减小。场强先增大后减小。匀强电场匀强电场特点：特点：a a、场强的大小和方向处处相等、场强的大小和方向处处相等b b、电场线是、电场线是平行等距平行等距的直线的直线.c c、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行场线平行.思考：思考：1.1.电场中的电场线为什么不会相交？电场中的电场线为什么不会相交？2.2.电场线电场线是电荷的是电荷的运动轨迹运动轨迹吗吗?正正 点点 电电 荷荷+V0=0F正正 点点 电电 荷荷+V00F此时轨迹与电场此时轨迹与电场线线重合重合此时轨迹是曲线此时轨迹是曲线,与与电场线电场线不重合不重合结论结论:电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有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必然联系.只有下述条件只有下述条件同时同时同时同时成立时，电场线才是带电粒子成立时，电场线才是带电粒子在电场中的运动轨迹在电场中的运动轨迹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平行平行;带电粒子带电粒子仅受仅受电场力或所受合力的方向与电场电场力或所受合力的方向与电场线平行线平行1.如下图，如下图，A、B两点电场强度相等的是：两点电场强度相等的是：()C2 2关于电场线的说法中正确的是关于电场线的说法中正确的是 ()()A A电场中任何两条电场线都能相交电场中任何两条电场线都能相交 B B电场中每一点的场强方向都跟电荷在该点所受电电场中每一点的场强方向都跟电荷在该点所受电场力方向相同场力方向相同 C C沿电场线的方向场强沿电场线的方向场强越越来越小来越小 D D电场线越密的地方同一试探电荷所受电场力越大电场线越密的地方同一试探电荷所受电场力越大D3 3：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ABB4.如下图所示为某电场中的一条电场线，在这条直线如下图所示为某电场中的一条电场线，在这条直线上有上有a、b两点，用两点，用Ea、Eb表示表示a、b两两 处的场强大小，处的场强大小，则：则：()A、a、b两点场强方向两点场强方向相同相同B、电场线从、电场线从a指向指向b，EaEbC、电场线是直线，且、电场线是直线，且EaEbD、不知、不知a、b附近的电场线分布，附近的电场线分布，Ea、Eb的的大小大小不能不能确定确定 AD5 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点作减速运动，且运动的加速度值越来越点作减速运动，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电小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（场可能是：（）ABCDPQPQPQPQCabABa6 6：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的是一个点电荷产生的电场的电场线，如图电场线，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两处两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间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：（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b5 5、如图所示，真空中有两个点电荷、如图所示，真空中有两个点电荷Q Q1 1+3+3010010-6-6C C和和Q Q2 23 3010010-6-6C C，它们相距，它们相距0 01m1m，A A点与两个点点与两个点电荷的距离电荷的距离r r相等，相等，r r0 01m1m。求：。求：（1 1）电场中）电场中A A点的场强；点的场强；（2 2）在）在A A点放入电量点放入电量q q110110-9-9C C，求它受的电场力。，求它受的电场力。