电场 电场强度 课件-高二上学期物理人教版(2019)必修第三册.pptx
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1、电场强度(1)电场强度电场强度人教版高中物理必修第三册第九章第人教版高中物理必修第三册第九章第3节节复习提问复习提问: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。当当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至带以至带电体的形状、大小电体的形状、大小 、电荷分布对它们之间的作用力、电荷分布对它们之间的作用力可以忽略不计可以忽略不计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
2、.什么是点电荷?什么是点电荷?表达式:表达式: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:像这样的力是像这样的力是怎么产生的呢?怎么产生的呢?超距作用超距作用以太以太力线(场)力线(场)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提出电荷周围存在由它产生的在由它产生的电场电场 电场的基本性质:电场的基本性质: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电荷电荷A A对电荷对电荷B B的作用,实际上是
3、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 FGTB电荷电荷A电荷电荷1.概念:概念:2.基本性质:基本性质:对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电电场力场力。3.电荷电荷间的相互作用力通过间的相互作用力通过电场电场发生发生.电荷电荷A电场电场电荷电荷B电场是电荷电场是电荷周围周围存在的一种特殊存在的一种特殊物质物质一、电场一、电场静止电荷所产生的电场静止电荷所产生的电场-静电场静电场例例1 1 下列关于电场的叙述不正确的是下列关于电场的叙述不正确的是()A A两个未接触的电荷发生了相互作用,一定是电场引起的两个未接触的电荷发生
4、了相互作用,一定是电场引起的B B只有电荷发生相互作用时才产生电场只有电荷发生相互作用时才产生电场C C只要有电荷存在,其周围就存在电场只要有电荷存在,其周围就存在电场D DA电荷受到电荷受到B电荷的作用,是电荷的作用,是B电荷的电场对电荷的电场对A电荷的作用电荷的作用B电场看不见、摸不着,电场看不见、摸不着,我们如何描述电场的强弱?我们如何描述电场的强弱?AB将电荷放入电场,比较其受到的将电荷放入电场,比较其受到的电场力电场力场源电荷场源电荷:产:产生电场的电荷生电场的电荷 试探电荷试探电荷(检验电荷)(检验电荷)要求:要求:1.体积体积充分充分小小2.电量电量足够足够小小将检验电荷将检验电
5、荷q分别放置在分别放置在A、B点点+QA+qB+qrArBFAFBFAFB同一电荷同一电荷在在电场的不同位电场的不同位置置,所受电场,所受电场力力(大小、(大小、方向)一般方向)一般不同不同。结论:结论:在电场的在电场的不同位置不同位置场的强弱场的强弱一般一般不同不同我们要定义一个物理量来描述某一位置电我们要定义一个物理量来描述某一位置电场的强弱,必须满足:场的强弱,必须满足:1.与检验电荷所带电荷量无关与检验电荷所带电荷量无关2.与电场的位置有关与电场的位置有关能不能用电场力来描述电场的强弱?能不能用电场力来描述电场的强弱?FA不能!电场的中不能!电场的中同一位置同一位置,电荷所受的电场力,
6、电荷所受的电场力(大小、方向大小、方向)与电荷量有关。与电荷量有关。rrrr+Q+q+Q+2q+Q+nq+Q-qF2FnFF不同电荷不同电荷在在电场的同电场的同一位置一位置,所受电场,所受电场力力(大小、方向)(大小、方向)不同不同结论:结论:F/qnq2qq电场力电场力F检验电荷检验电荷电荷电荷量量qkQ qr2kQr22kQ qr2kQr2nkQ qr2kQr21.定义:定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的跟它的电荷量电荷量q的的比值比值,叫做该点的电场强度,叫做该点的电场强度2.定义式:定义式:3.单位:单位:牛牛/库库(N/C)4.方向:方向:
7、E为为矢量矢量5.物理意义:物理意义:场强反映电场的力的性质,由场强反映电场的力的性质,由电场本身决定电场本身决定,与放入的试探电荷无关与放入的试探电荷无关 。规定规定:其方向为其方向为正电荷正电荷在该点的受力方向在该点的受力方向+qEF二、电场强度二、电场强度例例2 2 电场中有一点电场中有一点P P,下列说法中正确的有,下列说法中正确的有()A A若放在若放在P P点的电荷的电量减半,则点的电荷的电量减半,则P P点的场强减半点的场强减半 B B若若P P点没有检验电荷,则点没有检验电荷,则P P点场强为零点场强为零C CP 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
8、到的电场力越大点受到的电场力越大D DP P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向C1.一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,在距此点电荷荷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
9、距场源电荷的距离决定的,与检验电荷无关问题问题 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 1)决定式:)决定式:Q:场源电荷:场源电荷r:电场中:电场中的的点到点到Q的距离的距离只适用于只适用于真空中点电荷真空中点电荷(3 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+-(2 2)适用条件:)适用条件:三、点电荷的电场三、点电荷的电场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是检验电是检验电荷,荷,E与与q无关无关Q是场源电是场源电荷,荷,E与与Q成正比成正比
10、(4 4)和的区别:例例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.E=F/qA.E=F/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.E=kQ/rB.E=kQ/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场力的方向B问题:问题:如果真空中场源电荷不止一
11、个点电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?荷,如何求电场中某点的合场强?将试探电荷放入两个将试探电荷放入两个点电荷产生的场中点电荷产生的场中结论: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 等量同种、异种电荷在连线的中垂等量同种、异种电荷在连线的中垂线上某点的场强方向有何特点?线上某点的场强方向有何特点?+Q+QE1E2E+Q-QE1E2EAAv遵守的规律:平行四边形定则遵守的规律:平行四边
12、形定则例例4 4 如图所示,真空中有两个点电如图所示,真空中有两个点电Q Q1 1=+3.010=+3.010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.010=-3.010-8-8C C,它们相距,它们相距0.1m0.1m,A A点与两个点与两个点电荷的距离点电荷的距离r r相等,相等,r=0.1m r=0.1m 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=-1 10q=-1 10-6-6C C 求它受的电场力。求它受的电场力。Q Q1 1Q Q2 2A AE E合合E E2 2E E1 1Q Q1 1Q Q2 2A A例例5 5 为了确
13、定电场中为了确定电场中P P点的电场强度大小,用细点的电场强度大小,用细丝线悬挂一个带负电荷的小球去探测。当球在丝线悬挂一个带负电荷的小球去探测。当球在P P点静止后,测出悬线与竖直方向夹角为点静止后,测出悬线与竖直方向夹角为3737。已。已知知P P点场强方向在水平方向上,小球重力为点场强方向在水平方向上,小球重力为4.0104.010-3-3N N。所带电量为。所带电量为0.01C0.01C,取,取Sin37=0.6Sin37=0.6,求,求P P点的电场强度的大小和方向?点的电场强度的大小和方向?37 0 PF电mgF拉E可以证明:一个半径为可以证明:一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)
14、的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场,与一个位于球心、电荷量在球的外部产生的电场,与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同相等的点电荷在同一点产生的电场相同在一个比较大的带电体不能看作点电荷的情况下,当在一个比较大的带电体不能看作点电荷的情况下,当计算它的电场时,可以把它分成若干小块,只要每个计算它的电场时,可以把它分成若干小块,只要每个小块足够小,就可以看成点电荷,然后用点电荷电场小块足够小,就可以看成点电荷,然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。强度叠加的方法计算整个带电体的电场。式中的式中的r是球心到该点的距是球心到该点的距离(离(rR),Q为整个球
15、为整个球体所带的电荷量体所带的电荷量小小 结结矢量性矢量性:电场强度:电场强度E E是表示电场力的性质的一个物理量。规是表示电场力的性质的一个物理量。规定正电荷受力方向为该点场强的方向。定正电荷受力方向为该点场强的方向。叠加性叠加性:在同一空间,如果有几个静止电荷在空间同时产生:在同一空间,如果有几个静止电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所电场,那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和。产生的场强的矢量和。二、电场强度三性二、电场强度三性唯一性唯一性:电场中某一点处的电场强度电场中某一点处的电场强度E E是唯一的,它的大小是唯一的,
16、它的大小和方向决定于形成电场的电荷及空间位置,与放入电荷无关。和方向决定于形成电场的电荷及空间位置,与放入电荷无关。一、电场强度的计算一、电场强度的计算:1、任意电场、任意电场:2、点电荷的电场、点电荷的电场:3 3 3 3电场强度(2)问题:问题:电场是看不见、摸不着的,有没有电场是看不见、摸不着的,有没有形象描述电场的方法呢形象描述电场的方法呢?类比磁感线是如何表示磁场的呢类比磁感线是如何表示磁场的呢?电场线是画在电场中的一条条有方向电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线。曲线上的曲线。曲线上每点的切线方向表示该点每点的切线方向表示该点的电场强度方向的电场强度方向。曲线的。曲线的疏密程度表
17、示场疏密程度表示场的强弱的强弱。四、电场线四、电场线(一)点电荷的电场线分布(一)点电荷的电场线分布 (二)等量点电荷的电场线分布(二)等量点电荷的电场线分布电场线起于正电荷(或无限远处),止于负电场线起于正电荷(或无限远处),止于负电荷(或无限远处),电场线不闭合电荷(或无限远处),电场线不闭合3 3电场线电场线不能相交不能相交,也,也不能相切不能相切。不能相交:不能相交:在电场中的任一点处只有一个电场强在电场中的任一点处只有一个电场强度,方向唯一,如相交则该处出现两个场强方向,度,方向唯一,如相交则该处出现两个场强方向,所以不能相交所以不能相交不能相切:不能相切:电场线疏密表示强弱,如相切
18、则在切电场线疏密表示强弱,如相切则在切点电场线密度无穷大,这种情况不可能,所以不点电场线密度无穷大,这种情况不可能,所以不会相切会相切2 2在同一幅图中,在同一幅图中,曲线上曲线上每点的切线方向表示该每点的切线方向表示该点的电场强度方向点的电场强度方向。曲线的。曲线的疏密程度表示场的强弱疏密程度表示场的强弱。电场线的特点:电场线的特点:点电荷点电荷(1)(1)点电荷形成的电场中,不存在场强相同的点点电荷形成的电场中,不存在场强相同的点(2)(2)若若以点电荷为球心作一个球面以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂,电场线处处与球面垂直在此球面上场强大小处处相等,方向各不相同直在此球面上场强
19、大小处处相等,方向各不相同发散型发散型会聚型会聚型同条线上:同向,同条线上:同向,不等大不等大同球面上:等大,同球面上:等大,不同向不同向(一)点电荷的电场线分布(一)点电荷的电场线分布几种特殊电场的电场线分布特点:几种特殊电场的电场线分布特点:立体图!立体图!EA_+EBE1ABEAE2EBr1rQ QQ QEBEAE3EAEBE4a a、沿点电荷的连线、沿点电荷的连线,场强场强先变小后变大先变小后变大,中点场中点场强强最小最小(二)等量异种点电荷(二)等量异种点电荷EA_+EBE1ABEAE2EBQ QQ QEAEBE3E=0a a、沿点电荷的连线、沿点电荷的连线,场强场强先变小后变大先变
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