高中物理选修31电场强度课件.ppt

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1、重庆市石柱中学校 姚国均2023/5/16第第1页（共页（共31页）页）牛顿的困惑“没有其他东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用在我看来，这种思想荒唐之极。”法拉第的观点电荷周围存在着由电荷产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场施加的。2023/5/16第第2页（共页（共31页）页）近代物理学证实并发展了法拉第的观点物质的存在形式实物(由分子、原子组成，如水、铁块等)场(如电磁场、引力场等,是客观存在的另一种)物质形态)2023/5/16第第3页（共页（共31页）页）电场（electric field）1 1、电荷周围存在着一种特殊的、电荷周围存在着一种特

2、殊的物质物质电场。电场。2 2、电荷间的相互作用是、电荷间的相互作用是通过电场通过电场这种这种物质物质作为作为媒介媒介而发而发生的。生的。3 3、电场的基本性质电场的基本性质：电场电场对放入其中的对放入其中的电荷电荷有力的作用有力的作用电场力电场力 。研究研究电场的性质电场的性质应从应从静电力静电力入手入手静电场：静止电荷产生的电场2023/5/16第第4页（共页（共31页）页）电场强度(electric fileld strength)a.定义：试探电荷在电场中某点所受电场力F与试探电荷的电荷量q的比值叫该点的电场强电场强度度，简称场强场强，用E表示。b.定义式：c.单位：N/C，V/m（适

3、用于任意电场（适用于任意电场,在数值上等于在数值上等于1C的电荷所受的电场力的电荷所受的电场力）2023/5/16第第5页（共页（共31页）页）+Q+qFE+Q-qFE根据规定：根据规定：负电荷负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向的场强方向相反相反。d.场强的矢量性场强的矢量性：-Q+qFE-Q-qEF规定规定正电荷在该点的电场力方向正电荷在该点的电场力方向 就是该点的就是该点的电场强电场强度方向度方向2023/5/16第第6页（共页（共31页）页）e.物理意义物理意义:描述描述电荷在电场中所受的电场力电荷在电场中所受的电场力的性质的性质f.

4、决定因素决定因素:场源电荷；场中位置场源电荷；场中位置若已知已知 q 和和 E，可求，可求电场力电场力F2023/5/16第第7页（共页（共31页）页）例例1.根据场强的定义式根据场强的定义式E EF Fq q可以知道可以知道()A、电场中某点的场强跟放入该点的电荷所受的、电场中某点的场强跟放入该点的电荷所受的 电场力成正比，跟放入该点的电荷的电荷量电场力成正比，跟放入该点的电荷的电荷量 成反比成反比B、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，则、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，则 该点的场强为零该点的场强为零C、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，则、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，则

5、该点的场强为无穷大该点的场强为无穷大D、电场中的某一点，不管放不放入检验电荷，、电场中的某一点，不管放不放入检验电荷，也不管检验电荷的电荷量是多少，该点的场也不管检验电荷的电荷量是多少，该点的场 强都是一定的强都是一定的答案答案 D2023/5/16第第8页（共页（共31页）页）例例2.关于电场强度的方向，下列说法正确的是关于电场强度的方向，下列说法正确的是()()A、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷 所受的电场力的方向相同所受的电场力的方向相同B、电场中某点的场强方向与正电荷在这一点所、电场中某点的场强方向与正电荷在这一点所 受的电场力的方向相同

6、受的电场力的方向相同C、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷 的种类有关的种类有关D、电场中某点的场强方向与在这一点放不放入、电场中某点的场强方向与在这一点放不放入 电荷无关电荷无关答案 B D2023/5/16第第9页（共页（共31页）页）例例3.电场中有一点电场中有一点P P，下列说法正确的，下列说法正确的()A.若放在若放在P P点的点电荷的电量减半，则点的点电荷的电量减半，则P P点的场强点的场强也减半也减半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.P.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

7、P P点所受电场力点所受电场力越大越大D.P.P点的场强方向为检验电荷在该点受力方向点的场强方向为检验电荷在该点受力方向 答案 C2023/5/16第第10页（共页（共31页）页）例例4.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，测得它在电场中的在电场中的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？点的场强？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，的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？来确定该点的场强，场强会不会改变？解：解：E=F/q =3.010-4N/(5.010-

8、9C)=6.0104N/C场强方向：水平向右场强方向：水平向右2023/5/16第第11页（共页（共31页）页）例例5.在一带负电的导体在一带负电的导体A附近有一点附近有一点B,如在如在B处放置一个处放置一个q1=-2.010-8C的电荷，测得其受到的电场力大小为的电荷，测得其受到的电场力大小为F1=4.010-6N、方向水平向右，则、方向水平向右，则B点的场强？如果换用点的场强？如果换用一个一个q2=4.010-7C的电荷放在的电荷放在B B点，其受力多大？此时点，其受力多大？此时B B处场强多大？处场强多大？解解:EB=F1/q1=4.010-6N/(2.010-8C)=2.0102(N/

9、C)场强的方向：水平向左场强的方向：水平向左F2=q2EB=4.010-7C2.0102N/C=8.010-5N方向：水平向左方向：水平向左EB=F2/q2=8.010-5N/(4.010-7C)=2.0102(N/C)B处场强的大小方向不变处场强的大小方向不变2023/5/16第第12页（共页（共31页）页）一点电荷的电荷量为一点电荷的电荷量为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？点的电场强度是多少？设想在设想在A A点放一个电荷点放一个电荷量为量为+q+q的试探电荷，则的试探电荷，则它所受到的电场力为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

10、场源电荷的电量，是场源电荷的电量，r r是场中某是场中某点到场源电荷的距离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2023/5/16第第13页（共页（共31页）页）真空中点电荷的场强真空中点电荷的场强1.1.大小大小2.2.场强方向：以场强方向：以点电荷点电荷Q为球心为球心，当，当Q为为正正电荷时电场电荷时电场方向方向沿半径向外沿半径向外；当当Q为为负负电荷时电场方向电荷时电场方向沿半径向内沿半径向内Q真空中点电荷的电量真空中点电荷的电量r某点到点电荷的距离某点到点电荷的距离2023/5/16第第14页（共页（共31页）页）例例6.关于电场，下列叙述正确的是关于电场，下列叙述正

11、确的是()A.以点电荷为圆心，以点电荷为圆心，r r为半径的球面上，各点为半径的球面上，各点的场强都相同的场强都相同B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强度大场强度大C.在电场中某点放入检验电荷在电场中某点放入检验电荷q q，该点的场强，该点的场强为为E EF F/q q，取走，取走q q后，该点场强不为零后，该点场强不为零D.电荷在电场中某点所受电场力很大，则该电荷在电场中某点所受电场力很大，则该点的电场强度一定很大点的电场强度一定很大【答案】【答案】【答案】【答案】C C2023/5/16第第15页（共页（共31页）页）例例7.关于电场力和电场强度

12、，以下说法正确的是关于电场力和电场强度，以下说法正确的是()()A.一点电荷分别处于电场中的一点电荷分别处于电场中的A A、B B两点，电两点，电荷受到的电场力大则该处场强大荷受到的电场力大则该处场强大B.在电场某点如果没有检验电荷，则电场力在电场某点如果没有检验电荷，则电场力为零，电场强度也为零为零，电场强度也为零C.电场中某点场强为零，则检验电荷在该点电场中某点场强为零，则检验电荷在该点受到的电场力为零受到的电场力为零D.一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为为r r的球面上各点所受电场力相同的球面上各点所受电场力相同2023/5/16第第16页（共页（

13、共31页）页）例例8.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=kQ/r2中，中，E与与Q成正比，而与成正比，而与r平方成反比平方成反比 B.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，各为半径的球面上，各 点的场强均相同点的场强均相同 C.F=kQ1Q2/r2 得，公式得，公式 E=kQ1/r2 是点电荷是点电荷Q1产生产生 的电场在点电荷的电场在点电荷Q2 处的场强大小处的场强大小 D.由公式由公式E=kQ/r2 可知，在离点电荷非常近的地方可知，在离点电荷非常近的地方 （r0），电场强度），电场强度E 可达无穷大可达无穷大答案答案 A

14、C2023/5/16第第17页（共页（共31页）页）如果场源是多个点电荷，如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量电场强度的矢量和和。E1E2E电场强度的叠加电场强度的叠加PQ1Q22023/5/16第第18页（共页（共31页）页）QrPrQP一个半径为一个半径为R的的均匀均匀带电球体（或球壳）在外部产带电球体（或球壳）在外部产生的电场生的电场与一个位于球心与一个位于球心的、电荷量相等的、电荷量相等的的点电荷点电荷产生的产生的电场相同电场相同2023/5/16第第19页（共页（共31页）页）例例9.如图

15、所示，在真空中有两个点电荷如图所示，在真空中有两个点电荷Q13.0108C和和Q23.0108C，它们相距，它们相距0.1m。求电场中求电场中A点的场强大小？点的场强大小？A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r相相等，等，r0.1m。解：解：EE1cos600E2cos600 2 E1cos600 2kQ1cos600r2 2.7104 NC Q1Q2AE1E2E2023/5/16第第20页（共页（共31页）页）电场线（电场线（electric filed line）1 1、定义：、定义：电场线是用来形象地描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。述电场强弱与方向特性的一簇曲

16、线。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，都和该点的点的场强方向场强方向一致。一致。2023/5/16第第21页（共页（共31页）页）2、静电场电场线的特点：、静电场电场线的特点：1.电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电场的假想的线场的假想的线.2.从正电荷出发终止于负电荷从正电荷出发终止于负电荷（孤立的正电荷（或负电孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点）荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点）.3.电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向.4.电场线在某处的电

17、场线在某处的疏密表示该处场强的强弱，疏密表示该处场强的强弱，电场线电场线密密的地方场强的地方场强强强，电场线，电场线疏疏的地方场强的地方场强弱弱.5.电场线电场线不相交也不闭合不相交也不闭合.2023/5/16第第22页（共页（共31页）页）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，电场线处处与球面垂直，、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，方向不同。在此球面上场强大小处处相等，方向不同。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 1 1）、正、

18、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2023/5/16第第23页（共页（共31页）页）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、两点电荷连线中两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直（中垂线）垂直2 2）、等量异种点电荷形成的电场中的）、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布电场线分布c c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0 0等距离各点场强相等。等距离各点场强相等。2023/5/16

19、第第24页（共页（共31页）页）3 3）、等量同种点电荷形成的电场中电场中）、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况电场线分布情况特点：特点：a a、两点电荷连线中、两点电荷连线中点点O O处场强为处场强为0 0b 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 0c 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2023/5/16第第25页（共页（共31页）页）4 4）、匀强电场）、匀强电场a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故

20、匀强电场的电场线是电场的电场线是平行等距同向平行等距同向的直线的直线b b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行线平行在电场的某一区域，如果在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相场强的大小和方向都相同同，这个区域的，这个区域的电场叫做匀强电场电场叫做匀强电场.匀强电场是最匀强电场是最简单、最常见的电场简单、最常见的电场，在实验研究中经常用到它，在实验研究中经常用到它2023/5/16第第26页（共页（共31页）页）例例1010：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：

21、（）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ABB2023/5/16第第27页（共页（共31页）页）例例1111：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

22、、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ABC2023/5/16第第28页（共页（共31页）页）例例1212：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点点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重作减速运动，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场可能是：力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（）ABCDPQPQPQPQC2023/5/16第第29页（共页（

23、共31页）页）abABa例例1 13 3：如图：如图a a所示，所示，A A、B B是一个点电荷产生的电是一个点电荷产生的电场的电场线，如图场的电场线，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两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小两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：（之间的函数图线，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

24、侧qFbB2023/5/16第第30页（共页（共31页）页）4、电场线就是点电荷在电场中的运动、电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？轨迹，这个说法正确吗？答：这个说法是错误的。电场线不是电荷的答：这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。要力方向和加速度方向（负电荷则相反）。要使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件，使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件，例如：例如：电场线是直线；电场线是直线；电荷初速度为零电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；或初速度方向与电场线在同一直线上；电电荷只受电场力作用。荷只受电场力作用。2023/5/16第第31页（共页（共31页）页）