电场电场强度和电场线优秀课件.ppt

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1、电场电场强电场电场强度和度和度和度和电场线电场线第1页，本讲稿共25页检验电荷检验电荷应满足的条件：应满足的条件：1 1、电荷量要充分小，不会影响源电荷上电荷的分布，、电荷量要充分小，不会影响源电荷上电荷的分布，即不影响对原电场的影响。即不影响对原电场的影响。2 2、体积要充分小，可视为点电荷。、体积要充分小，可视为点电荷。电场电场：电荷与电荷之间的相互作用通过电场而产生。电荷与电荷之间的相互作用通过电场而产生。电场力电场力：电场对电荷的作用力。电场对电荷的作用力。静电场静电场：静止电荷周围产生的电场。静止电荷周围产生的电场。第2页，本讲稿共25页（3）电电场场中中某某一一点点处处的的电电场场

2、强强度度E是是唯唯一一的的，它它的的大大小小和和方方向向与与放放入入该该点点电电荷荷q无无关关，它它决决定定于于电电场场的的源源电电荷荷及及空空间间位位置置，电电场场中中每每一一点点对对应应着着的的电电场场强强度度与与是是否否放放入入电荷无关电荷无关.电场强度（电场强度（E）（1）定义：电场中某一点的电荷受到的电场力）定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷跟它的电荷量量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强用的比值，叫做该点的电场强度，简称场强用E表示。表示。公式：公式：E=F/q （适用于所有电场）（适用于所有电场）单位：单位：N/C（2）方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向

3、）方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同正电荷在该点所受的电场力的方向相同第3页，本讲稿共25页大小：大小：E=kQ/r2 （只适用于真空中点电荷的电场）（只适用于真空中点电荷的电场）场强大小跟场源电荷场强大小跟场源电荷Q成正比成正比,跟与场源距离跟与场源距离r的平方成反比的平方成反比.方向：方向：如果是正电荷，如果是正电荷，E的方向就是沿着的方向就是沿着QP的连线并背离的连线并背离Q；如果是负电荷：；如果是负电荷：E的方向就是沿着的方向就是沿着PQ的连线并指向的连线并指向Q（1）点电荷周围的电场）点电荷周围的电场+Q Pr点电荷周围的电场点电荷周围的

4、电场第4页，本讲稿共25页两个场强公式的比较注意注意注意注意:q q q q是检验电荷的电量是检验电荷的电量是检验电荷的电量是检验电荷的电量,Q Q Q Q是场源电荷的电量是场源电荷的电量是场源电荷的电量是场源电荷的电量,E E E E与与与与q q q q无关无关无关无关,E,E,E,E与与与与Q Q Q Q成正比成正比成正比成正比.与与与与 的区别联系的区别联系的区别联系的区别联系任意电场电场强度的定义式任意电场电场强度的定义式任意电场电场强度的定义式任意电场电场强度的定义式真空中点电荷场强的决定式真空中点电荷场强的决定式真空中点电荷场强的决定式真空中点电荷场强的决定式是根据是根据是根据是

5、根据针对点电荷的情况推导出来的针对点电荷的情况推导出来的针对点电荷的情况推导出来的针对点电荷的情况推导出来的.第5页，本讲稿共25页v点电荷间的相互作用是通过电场来实现的两个点电荷q1、q2之间的相互作用可表示为vv可见，电荷间的库仑力就是电场力，库仑定律可表示为vq2第6页，本讲稿共25页例例1 1在真空中有两点在真空中有两点 A A、B B B B相距相距30cm30cm，在，在A A点放入一点放入一个点电荷个点电荷Q Q，在，在，在，在B B点放入一个负的检验电荷点放入一个负的检验电荷q q1 1 1 1=1.5101.5101212C C，受到的电场力，受到的电场力F=310F=310

6、9 9 9 9N N，并沿，并沿，并沿，并沿ABAB方方向。求：向。求：取走取走q q1 1，在，在B B点再放一个点再放一个q q2 2 2 2=3.010=3.01012121212C C C C的正电荷，的正电荷，B B点的场强是多大？点的场强是多大？QQQQ的电量多大？的电量多大？的电量多大？的电量多大？QQ加倍，加倍，B B点的场强如何变化？点的场强如何变化？BB点的场强多大？点的场强多大？点的场强多大？点的场强多大？2102108 8C C2102103 3N/CN/CN/CN/C2102103 3N/CN/CN/CN/C4104103 3 3 3N/CN/C任意电场电场任意电场电

7、场任意电场电场任意电场电场强度的定义式强度的定义式强度的定义式强度的定义式真空中点电荷场真空中点电荷场真空中点电荷场真空中点电荷场强的决定式强的决定式强的决定式强的决定式第7页，本讲稿共25页二、电场强度矢量的叠加问题 电场强度是矢量电场强度是矢量电场强度是矢量电场强度是矢量,矢量的合成应遵循平行四边形矢量的合成应遵循平行四边形定则定则,如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场强度共线强度共线强度共线强度共线,可以根据符号规则把矢量运算转化为代数可以根据符号规则把矢量运算转化

8、为代数运算求该点电场强度运算求该点电场强度;如果几个点电荷单独存在时在如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场强度不共线某点产生的电场强度不共线,必须根据平行四边形定必须根据平行四边形定必须根据平行四边形定必须根据平行四边形定则则则则第8页，本讲稿共25页等量同种电荷等量同种电荷连线上：连线上：在两电荷连线中点在两电荷连线中点O处场强最小，从处场强最小，从O点向点向两侧逐渐增大，数值关于两侧逐渐增大，数值关于O点对称，方向相反。点对称，方向相反。中垂线上：从中点沿中垂线向两侧，电场强度的数值中垂线上：从中点沿中垂线向两侧，电场强度的数值先增大后减小，两侧方向相反，关于先增大后减小，两侧方向相反

9、，关于O点对称的点数点对称的点数值相等值相等第9页，本讲稿共25页等量异种电荷等量异种电荷两电荷连线上：在两电荷连线中点两电荷连线上：在两电荷连线中点O处场强最小，处场强最小，从从O点向两侧逐渐增大，数值关于点向两侧逐渐增大，数值关于O点对称。点对称。中垂线上：在中垂线上：在O点，即点，即x=0处，处，E最大，最大，x越大，越大，即距即距O点越远点越远E越小，两侧电场强度数值关于越小，两侧电场强度数值关于O点点对称。对称。第10页，本讲稿共25页例例例例2.2.2.2.图中图中a a、b b是两个点电荷，它们的电量分别为是两个点电荷，它们的电量分别为Q Q Q Q1 1、Q Q2 2，MNMN

10、是是abab连线的中垂线，连线的中垂线，P P是中垂线上的一点。是中垂线上的一点。下列哪种情况能使下列哪种情况能使P P点场强方向指向点场强方向指向点场强方向指向点场强方向指向MNMNMNMN的左侧？（的左侧？（）N右右M左左PabA.QA.Q1 1、Q Q Q Q2 2都是正电荷，且都是正电荷，且Q Q Q Q1 1Q|Q|Q2 2 2 2|C.QC.Q1 1 1 1是负电荷，是负电荷，是负电荷，是负电荷，Q Q2 2是正电荷，且是正电荷，且是正电荷，且是正电荷，且|Q|Q|Q|Q1 1 1 1|Q|Q|Q2 2 2 2|A C DA C D不在同一条直线上矢量的合成不在同一条直线上矢量的合

11、成.场强的合成遵循平行四边形定则场强的合成遵循平行四边形定则.认真画出场强合成的示意图认真画出场强合成的示意图.从两个点电荷的电从两个点电荷的电从两个点电荷的电从两个点电荷的电量量量量Q Q Q Q1 1 1 1=Q=Q=Q=Q2 2 2 2入手分析入手分析入手分析入手分析.第11页，本讲稿共25页v如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由AOB移动，则电子所受的电场力的大小和方移动，则电子所受的电场力的大小和方向变化情况是向变化情况是()vA先变大后变小，方向水平向左先变大后变小，方向水平向左vB先变大后变小，方向水平向右先变大后变小，方向水平向右vC

12、先变小后变大，方向水平向左先变小后变大，方向水平向左vD先变小后变大，方向水平向右先变小后变大，方向水平向右第12页，本讲稿共25页例例3 3直角三角形中直角三角形中ABAB4 4cmcm，BCBC3 3cmcm，在，在A A A A、B B B B处分处分别放有点电荷别放有点电荷Q QA A、Q QB B，测得，测得C C处场强为处场强为E EC C C C10N10NC C，方，方，方，方向平行于向平行于向平行于向平行于ABAB向上向上.可判断可判断可判断可判断Q QA A与与Q QB B_(_(填填“同号同号”或或“异号异号”)。今撤去。今撤去Q QA A，则，则E EC C的大小为的大

13、小为_N_N_N_NC.C.C.C.ABCEC7.57.5异号异号异号异号解析：解析：解析：解析：由场强的叠加可知由场强的叠加可知由场强的叠加可知由场强的叠加可知,Q,Q,Q,Q1 1 1 1和和和和Q Q Q Q2 2 2 2为异号电荷为异号电荷为异号电荷为异号电荷.撤去撤去撤去撤去Q Q Q QA A A A,E,E,E,EC C C C为为为为Q Q Q QB B B B在在在在该处产生的场强该处产生的场强该处产生的场强该处产生的场强.由平行四边形由平行四边形由平行四边形由平行四边形定则可求出定则可求出定则可求出定则可求出E E E EC C C C=7.5N/C.=7.5N/C.=7.

14、5N/C.=7.5N/C.矢量的合成和分解都遵循平行四边形定则矢量的合成和分解都遵循平行四边形定则.本题利用矢量三角形和几何三角形相似解题比较简便本题利用矢量三角形和几何三角形相似解题比较简便.第13页，本讲稿共25页例例例例2 2如图所示，带电量为如图所示，带电量为+q+q的点电荷与均匀带电薄的点电荷与均匀带电薄板相距为板相距为2d2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中中心。若图中a a点处的电场强度为零，根据对称性，点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中带电薄板在图中b b点处产生的电场强度大小为点处产生的电场强度大小为点处产生的电

15、场强度大小为点处产生的电场强度大小为_，方向，方向，方向，方向_ 。ab+qddd水平向左水平向左水平向左水平向左kq/d2解析：解析：解析：解析：因为因为因为因为Ea=0,Ea=0,Ea=0,Ea=0,故薄板与故薄板与故薄板与故薄板与+q+q+q+q产生的场强在该处大小相等、产生的场强在该处大小相等、产生的场强在该处大小相等、产生的场强在该处大小相等、方向相反方向相反方向相反方向相反,即即即即E E E E板板板板=Eq=kq/d=Eq=kq/d=Eq=kq/d=Eq=kq/d2 2 2 2,同同同同时可知时可知时可知时可知,薄板也带正电薄板也带正电薄板也带正电薄板也带正电,根据根据根据根据

16、薄板形成电场的对称性薄板形成电场的对称性薄板形成电场的对称性薄板形成电场的对称性,薄板薄板薄板薄板在在在在b b b b点的场强也为点的场强也为点的场强也为点的场强也为kq/dkq/dkq/dkq/d2 2 2 2,方向方向方向方向水平向左水平向左水平向左水平向左.对称对称 叠加叠加 等效替换等效替换第14页，本讲稿共25页1 1、英国物理学家法拉第首先引入了电场线，他、英国物理学家法拉第首先引入了电场线，他在电场中画了一些线，使这些线上每一点的切线在电场中画了一些线，使这些线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，并使线的疏密表方向都跟该点的场强方向一致，并使线的疏密表示场强的大小。这些线

17、称为示场强的大小。这些线称为电场线电场线。四、电场线四、电场线第15页，本讲稿共25页真空中点电荷的电场的真空中点电荷的电场的电场线电场线2、几种常见电场、几种常见电场的的电场线电场线四、电场线四、电场线第16页，本讲稿共25页等量的异号电荷产生的电场等量的异号电荷产生的电场等量的异号电荷产生的电场等量的异号电荷产生的电场的的的的电场线电场线电场线电场线第17页，本讲稿共25页等量的同号电荷产生的电场的等量的同号电荷产生的电场的电场线电场线第18页，本讲稿共25页匀强电场匀强电场v(1)各点场强大小和方向都一样的电场，叫做匀强各点场强大小和方向都一样的电场，叫做匀强电场电场v(2)匀强电场的电

18、场线是疏密均匀的平行直线匀强电场的电场线是疏密均匀的平行直线v特别提醒：v相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板之相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场，可以看做匀强电场间的电场，可以看做匀强电场第19页，本讲稿共25页平行板间匀强电场平行板间匀强电场的的电场线电场线第20页，本讲稿共25页任意两条电场线不会在无电荷处相交任意两条电场线不会在无电荷处相交（2）基本性质）基本性质电场线上每点的电场线上每点的切线方向切线方向就是该点就是该点电场强度的方向电场强度的方向.电场线的电场线的疏密疏密反映电场强度的反映电场强度的强弱强弱静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无静电场中

19、电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远，它不封闭，也不在无电荷处中断穷远，它不封闭，也不在无电荷处中断.第21页，本讲稿共25页v如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则vAA、B两点的场强方向相同vB电场线从A指向B，所以EAEBvCA、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA=EBvD不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小不能确定第22页，本讲稿共25页例例2 2、正电荷正电荷q q在电场力作用下由在电场力作用下由p p向向Q Q做加速运动，而且加速度越来做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它

20、所在的电场是下图中的哪一个越大，那么可以断定，它所在的电场是下图中的哪一个?(?()D第23页，本讲稿共25页v竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场其电场强度为场其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为挂质量为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：v(1)小球带电荷量是多少？小球带电荷量是多少？v(2)若剪断丝线，小球碰到若剪断丝线，小球碰到v 金属板需多长时间？金属板需多长时间？第24页，本讲稿共25页A BC D19如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心心O处放一点电荷。现将质量为处放一点电荷。现将质量为m、电荷量为、电荷量为q的小球从的小球从半圆形管的水平直径端点半圆形管的水平直径端点A静止释放，小球沿细管滑到静止释放，小球沿细管滑到最低点最低点B时，对管壁恰好无压力。若小球所带电量很小，不时，对管壁恰好无压力。若小球所带电量很小，不影响影响O点处的点电荷的电场点处的点电荷的电场,则置于圆心处的点电荷在则置于圆心处的点电荷在B点点处的电场强度的大小为（处的电场强度的大小为（）ACBOC解见下页解见下页第25页，本讲稿共25页