(精品)3.电场电场强度和电场线.ppt

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1、1.3 电场强度电场强度同学们要同学们要继续努力继续努力复习提问复习提问:在真空中两静止点电荷的作用力跟它们的在真空中两静止点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上反比，作用力的方向在它们的连线上。带电体间距离远大于物体本身线度带电体间距离远大于物体本身线度电荷均匀分布的球体电荷均匀分布的球体2.电荷之间的相互作用有什么规律？电荷之间的相互作用有什么规律？1.什么是点电荷？什么是点电荷？7.55 库仑力与平时遇到的弹力、库仑力与平时遇到的弹力、摩擦力有没有区别？与我们摩擦力有没有区别？与我们学过的哪些力有点类

2、似？学过的哪些力有点类似？重力、磁极间的相互作用力重力、磁极间的相互作用力非接触力非接触力问题问题1：像这样的力是像这样的力是怎么产生的呢？怎么产生的呢？1837年英国物理学家年英国物理学家法拉第法拉第提出电荷周围存在提出电荷周围存在电场电场，电场的基本性质是：，电场的基本性质是：它对放入的电荷产生力的它对放入的电荷产生力的作用。作用。磁场磁场两个磁极之间的相互作用是通过磁场来传递的两个磁极之间的相互作用是通过磁场来传递的电场电场两个电荷之间的相互作用是通过电场来传递的两个电荷之间的相互作用是通过电场来传递的电磁场电磁场AA的电场的电场BB的电场的电场B受到的力是受到的力是A产生产生的电场对的

3、电场对B的作用力的作用力A受到的力是受到的力是B产生产生的电场对的电场对A的作用力的作用力静止电荷所产生的电场静止电荷所产生的电场-静电场静电场1.定义：定义：2.基本性质：基本性质：电荷周围存在的能对其它电荷产电荷周围存在的能对其它电荷产生力作用的一种物质生力作用的一种物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，这种力叫这种力叫电场力电场力。一、电场一、电场电场看不见，又摸电场看不见，又摸不着，我们怎样去不着，我们怎样去描述其是否存在及描述其是否存在及其强弱呢？其强弱呢？8.05初中是怎么感受磁场的存在的呢？初中是怎么感受磁场的存在的呢？类比类比 在电场中放入一个带电小球检验

4、电场的存在与强在电场中放入一个带电小球检验电场的存在与强弱，我们把它称为弱，我们把它称为-试探电荷试探电荷（检验电荷）（检验电荷）而产生电场的那个电荷称为而产生电场的那个电荷称为-场源电荷场源电荷（源电荷）（源电荷）检验电荷：电量很小（不影响源检验电荷：电量很小（不影响源电荷的电场）；体积很小（可以电荷的电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。当作质点）的电荷。问题问题2：怎样去描述其是否存在及其：怎样去描述其是否存在及其强弱强弱呢？呢？+Q QF猜想猜想：能否用电场力的能否用电场力的大小表示电场的强弱？大小表示电场的强弱？不同的电荷不同的电荷q q在电场的同一点所受的电场在电场的同一点所受的

5、电场力力F F是否相同？是否相同？问题问题2 显然，不同的电荷在电场中同一点所受的电显然，不同的电荷在电场中同一点所受的电 场力不同场力不同,但电场中同一点的电场显然又是一定的但电场中同一点的电场显然又是一定的,因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱.问题问题2：怎样去描述其是否存在及其强弱呢？：怎样去描述其是否存在及其强弱呢？电荷电荷q在距在距Q较较近的近的A点，受到点，受到的电场力大的电场力大.电荷电荷q在距在距Q较较远的远的B点，受到点，受到的电场力小的电场力小.同一试探电荷同一试探电荷q q在电场中的不同点在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同

6、受到的电场力的大小是否相同?问题问题2：怎样去描述其是否存在及其强弱呢？：怎样去描述其是否存在及其强弱呢？+Q+q+4q不同检验电荷在电场中不同点受力有可不同检验电荷在电场中不同点受力有可能相同，这与近处电场强远处弱相矛盾能相同，这与近处电场强远处弱相矛盾结结论论:F/qF/q能能反反映映电电场场中中某某点点电电场场力力的的性质性质电场的强弱电场的强弱。2.2.电场中电场中不同的点不同的点，同一电荷所受力也，同一电荷所受力也不同，比值不同，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一点同一点，不同电荷所受力不，不同电荷所受力不同，比值同，比值F/qF/q是是一定一定的

7、。的。实验发现实验发现：问题问题2：怎样去描述其是否存在及其强弱呢？：怎样去描述其是否存在及其强弱呢？2 2、电场强度、电场强度 1.定义：定义：2.公式：公式：F电场力电场力 国际单位：牛（国际单位：牛（N）q电量电量 国际单位：库（国际单位：库（C）E电场强度电场强度 国际单位：牛国际单位：牛/库（库（N/C）4.物理意义：物理意义：反应电场本身的性质，体现电场的强弱与方向反应电场本身的性质，体现电场的强弱与方向3矢量性：矢量性：规定场强方向为规定场强方向为正电荷正电荷在该点所受在该点所受电场力方向电场力方向跟负电荷在该点所受电场力跟负电荷在该点所受电场力 F 的方向相反的方向相反。放入电

8、场中某一点的电荷受到的电场力放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的跟它的电量的比值叫该点的电场强度电场强度，简称，简称场强场强。E=F=E*qE的大小与方向与检验电荷有没有关系？的大小与方向与检验电荷有没有关系？+Q+qAFAEA+Q-qAFAEA根据规定：根据规定：负负电荷在电场中某点受到的电场力电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向的方向跟该点的场强方向相反相反。n物理学中规定：物理学中规定：电场中某点的场强度方向跟电场中某点的场强度方向跟正正电电荷在该点所受的电场力方向荷在该点所受的电场力方向相同相同。电场强度既有电场强度既有大小大小又有又有方向方向 该点

9、的场强为该点的场强为 利用利用库仑定律库仑定律和和电场强度电场强度定义定义，推导点电荷，推导点电荷周围某点的电场强度周围某点的电场强度Q是场源电荷的电量，是场源电荷的电量，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.问题问题3 真空中真空中点电荷的电场强度如何？点电荷的电场强度如何？（1）决定式：）决定式：Q：场源电荷：场源电荷r：电场中点到：电场中点到Q的距离的距离只适用于真空中点电荷只适用于真空中点电荷（3）方向：）方向：正电荷正电荷背离源电荷背离源电荷负电荷负电荷指向源电荷指向源电荷+-3 .点电荷的电场点电荷的电场8.20（2）适用条件：）适用条件：（3）区别）区别E=F/

10、q定义式定义式决定式决定式任何电场任何电场真空中点电荷电场真空中点电荷电场3 .点电荷的电场点电荷的电场问题四：如果真空中场源电荷不止一个点问题四：如果真空中场源电荷不止一个点电荷，如何求电场中某点的合场强电荷，如何求电场中某点的合场强结论：结论：真空中多个点电荷在某点产生的真空中多个点电荷在某点产生的合场强合场强等于各等于各个点电荷在该点各自产生的场强的个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和矢量和。这就是场。这就是场强强叠加原理叠加原理。+Q1-Q2AE1E2E例例1.电场中有一点电场中有一点P，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（）A.若放在若放在P点的电荷量减半，则点的电荷量减半，则P点

11、的场强减半。点的场强减半。B.若若P点没有放电荷，则点没有放电荷，则P点场强为点场强为0。C.P点场强越大，则同一电荷在点场强越大，则同一电荷在P点受到的电场越大。点受到的电场越大。D.P点的场强方向与放在该点的电荷的受力方向。点的场强方向与放在该点的电荷的受力方向。C 例例 2：如如 图图 所所 示示，真真 空空 中中 有有 两两 个个 点点 电电 荷荷Q Q1 1=+3.010-8C和和Q Q2 2=-3.010-8C，它它们们相相距距0.1m，A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r相等，相等，r=0.1m。求：电场中求：电场中A点的场强。点的场强。-Q-Q2 2A A+Q+Q1 1

12、E2E1E E合合-Q-Q2 2A A+Q+Q1 1E2E18.28例题精讲例题精讲8.28练习：练习：1 1、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，方向为向为 ；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 。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，它受到的电的试探电荷，它受到的电 场力场力2 21010-5-5N N，则，则P

13、P点的场强度点的场强度 N/CN/C；把试；把试探电荷的电量减少为探电荷的电量减少为2 21010-9-9C C，则检验电荷，则检验电荷所受的电场力为所受的电场力为 N N。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点的电场强度为点的电场强度为 N/CN/C4 .电场线电场线基本特点：基本特点：1 1、电场线是用来形象地描述、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。电场电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的线上每一点的切线方向切线方向，都和该点的，都和该点的场场强方向强方向一致。一致。2 2、某一、某一区域区域电场线的电场线的疏密疏密反反映了这一区域电场强度

14、的映了这一区域电场强度的大小大小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，电场线疏疏的地方的地方场强场强小小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）的电场线止于孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点（或起于）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、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场中

15、的运动轨迹之间没有必然联系特点：特点：a a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。方向不同。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、两点电荷连线中垂线上，场强方向均相同，、两点电荷连线中垂线上，场强方向均相

16、同，且总与中垂线垂直且总与中垂线垂直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、在中垂线上，与两点电荷连线的中点、在中垂线上，与两点电荷连线的中点0 0等距离各等距离各点场强相等。且从点场强相等。且从o o点到无穷远处场强一直变小点到无穷远处场强一直变小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o o处场强为零且沿点处场强为零且沿点电荷的连线，场强先变小后变大电荷的连线，场强先变小后变大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

17、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、两点电荷连线的中点o o到无限远场强先到无限远场强先变大后变小变大后变小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、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线匀强电场的电场线是平行等距的直线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

18、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、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场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线分线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

19、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ABB2 2、真空中的、真空中的A A、B B两点分别放置有异种点电两点分别放置有异种点电荷荷Q Q1 1、Q Q2 2，已知它们间的库仑力为，已知它们间的库仑力为10N10N，电荷量，电荷量分别为分别为Q Q1 1=2X10=2X10-4-4C C，Q Q2 2=-2X10=-2X10-4-4C C，ABAB连线的中点连线的中点O O点的电场强度是多少？若将点的电场强度是多少？若将Q Q2 2换成与换成与Q Q1 1电荷

20、量电荷量和电性完全相同的电荷，和电性完全相同的电荷，ABAB连线的中点连线的中点O O的电场的电场强度又是多少？强度又是多少？ABQ1Q2O3 3、如图所示，在、如图所示，在A A点处有一点电荷带有电荷点处有一点电荷带有电荷量量+4q+4q，在，在B B点处有一点电荷带有电荷量点处有一点电荷带有电荷量-q-q，ABAB相相距距r r。（1 1）求电场强度为零的位置。求电场强度为零的位置。（2 2）若在该位置放入电荷量为）若在该位置放入电荷量为-4q-4q的点电荷，的点电荷，求其所受电场力求其所受电场力ABr4 4、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Q Q点作

21、减点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不速运动，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场可能是：计），则可以确定它所处的电场可能是：()PQPQPQABCDPQC5 5、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ABC6 6、一个质量、一个质量m=30gm

22、=30g，带电荷量为，带电荷量为q=-1.7*10q=-1.7*10-8-8C C的的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电场线水平。当小球静止时，测得悬线与竖直方电场线水平。当小球静止时，测得悬线与竖直方向成向成3030o o夹角，如图所示，求该电场的场强大小，夹角，如图所示，求该电场的场强大小，说明场强方向。说明场强方向。30o7 7、在匀强电场中、在匀强电场中,将一质量为将一质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的小球由静止释放的小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一带电小球的运动轨迹为一直线直线,该直线与竖直方向的夹角为该直线与竖直方向的

23、夹角为,如图所示如图所示,求匀强电场场强求匀强电场场强E E的最小值。的最小值。mg8 8、竖直放置的两块足够长的平等金属板间有匀、竖直放置的两块足够长的平等金属板间有匀强电场。其电场强度为强电场。其电场强度为E E，在该匀强电场中，用，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为丝线悬挂质量为m m的带电小球，丝线跟竖直方向的带电小球，丝线跟竖直方向成成角时小球恰好平衡，如图所示，请问：角时小球恰好平衡，如图所示，请问：(1)(1)小球带电荷量是多少？小球带电荷量是多少？(2)(2)若剪断丝线，小球碰到若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？金属板需多长时间？+-b9 9、如图所示，正电荷、如图所示，正电

24、荷Q Q放在一匀强电场中，在以放在一匀强电场中，在以Q Q为圆心、半径为为圆心、半径为r r的圆周上有的圆周上有a a、b b、c c三点，将三点，将检验电荷检验电荷q q放在放在a a点，它受到的电场力正好为零，点，它受到的电场力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？则匀强电场的大小和方向如何？b b、c c两点的场强两点的场强大小和方向如何？大小和方向如何？cabQ1010、如图所示，一质量为、如图所示，一质量为m m、电荷、电荷量为量为+q+q的小球从距地面为的小球从距地面为h h处，以某一处，以某一水平初速度水平初速度v v0 0抛出，在小球运动的区域抛出，在小球运动的区域里，加有与小

25、球初速度方向相反的匀强里，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向下，则小球飞行的水平距离L L，小球，小球落地时的动能落地时的动能E Ek k和电场强度各是多少？和电场强度各是多少？hL1.电场电场 (1)产生：带电体在其周围空间存在电场产生：带电体在其周围空间存在电场 (2)性质：电场对处在场中的电荷性质：电场对处在场中的电荷有电场力有电场力的作用。的作用。2电场强度：电场强度：(1)定义定义:大小：大小：方向：与正电荷在该点受电场力方向相同方向：与正电荷在该点受电场力方向相同 (2)物理意义：表示电场的强弱。物理意义：表示电场的强弱。(3)注意点：电场中某一点的场强与检验电荷无关。注意点：电场中某一点的场强与检验电荷无关。(4)真空中点电荷的场强公式真空中点电荷的场强公式:3场强的叠加：矢量求和场强的叠加：矢量求和课堂小结课堂小结E=