高二物理選修3-1第一章第三節(jié)電場強(qiáng)度課件.ppt

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第三節(jié)電場強(qiáng)度 兩電荷不直接接觸 它們之間的相互作用是怎樣產(chǎn)生的 問題1 兩電荷間相互作用時不直接接觸 它們之間的相互作用也是通過別的物質(zhì)作用的 這就是電場 B電荷 一 電場 2 基本性質(zhì) 電場的物質(zhì)性 對放入其中的電荷有力的作用 這種力叫電場力 1 定義 存在于帶電體周圍的特殊物質(zhì) 3 電荷間的相互作用力通過電場發(fā)生 A B 電場強(qiáng)度 表示電場的強(qiáng)弱和方向 Q 場源電荷Q 產(chǎn)生電場的電荷 檢驗(yàn)電荷q 用來檢驗(yàn)電場的電量很小 不影響原電場 體積很小 可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn) 的電荷 電場中不同的點(diǎn) 同一電荷所受力也不同 比值F q一般是不同的 電場對電荷有力的作用 怎樣描述這種作用呢 q FA q FB 場源電荷 產(chǎn)生電場的電荷 試探電荷 或稱為檢驗(yàn)電荷 Q 不同的電荷在電場中同一點(diǎn)所受的電場力不同 但電場中同一點(diǎn)的電場是一定的 因此不能用電場力的大小來表示電場的強(qiáng)弱 猜想 能否用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱 A B 電荷q在距Q較近的A點(diǎn) 受到的電場力大 電荷q在距Q較遠(yuǎn)的B點(diǎn) 受到的電場力小 同一試探電荷q在電場中的不同點(diǎn)受到的電場力的大小是否相同 如圖所示 在場電荷Q形成的電場中A點(diǎn) 分別放一檢驗(yàn)電荷 q 2q 3q 分別計(jì)算檢驗(yàn)電荷所受的電場力大小和F q的比值 結(jié)論 F q能反映電場中某點(diǎn)電場力的性質(zhì) 電場的強(qiáng)弱 2 電場中不同的點(diǎn) 同一電荷所受力也不同 比值F q一般是不同的 1 電場中的同一點(diǎn) 不同電荷所受力不同 比值F q是一定的 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 二 電場強(qiáng)度 1 定義 放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值 叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度 簡稱場強(qiáng) 5 物理意義 場強(qiáng)反映電場的力的性質(zhì) 由電場本身決定 與放入的試探電荷無關(guān) 3 單位 牛 庫 N C 4 方向 電場強(qiáng)度是矢量 規(guī)定其方向與正電荷在該點(diǎn)的受力方向相同 2 定義式 Q q F E Q q F E 根據(jù)規(guī)定 負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力的方向跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向相反 d 場強(qiáng)的矢量性 Q q F E Q q E F 物理學(xué)中規(guī)定 電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同 1 設(shè) 試探電荷的電荷量q 5 0 10 9C 測得它在電場中的A點(diǎn)受到的電場力為F 3 0 10 4N 求 A點(diǎn)的場強(qiáng)是多大 如果改用電荷量為q 6 0 10 9C的試探電荷 來確定該點(diǎn)的場強(qiáng) 場強(qiáng)會不會改變 如果A點(diǎn)未放試探電荷 則A點(diǎn)的場強(qiáng)大小為多少 方向呢 Q A r 一點(diǎn)正點(diǎn)電荷的電荷量為Q 在距此點(diǎn)電荷r處的A點(diǎn)的電場強(qiáng)度是多少 方向如何 設(shè)想在A點(diǎn)放一個電荷量為 q的試探電荷 則它所受到的電場力為 則該點(diǎn)的場強(qiáng)為 Q是場源電荷的電量 r是場中某點(diǎn)到場源電荷的距離 真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度 真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場源電荷和該點(diǎn)距場源電荷的距離決定的 與檢驗(yàn)電荷無關(guān) 三 真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng) 1 大小 2 場強(qiáng)方向 正點(diǎn)電荷電場方向背離電荷負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向電荷 定義式 適用于一切電場 僅對點(diǎn)電荷的電場適用 q是檢驗(yàn)電荷 E與q無關(guān) Q是場源電荷 E與Q成正比 E F q 定義式 決定式 任何電場 真空中點(diǎn)電荷電場 大小與q 試探電荷 的正負(fù) 大小以及有無均無關(guān) 由場源電荷Q及該點(diǎn)到Q的距離r決定 對比學(xué)習(xí) 僅指電荷在電場中的受力 是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量 其大小表示電場的強(qiáng)弱 定義式 計(jì)算式 E的大小只決定于電場本身 與電荷q無關(guān) F的大小由放在電場中某點(diǎn)的電荷q和該點(diǎn)的場強(qiáng)E共同決定 E是矢量 其方向與正電荷 q 在該點(diǎn)受到的電場力的方向相同 F是矢量 其方向?qū)τ谡姾?q F與E同向 對于負(fù)電荷 q F與E反向 E的單位 F的單位 E F q F qE 牛 庫 N C 牛 N 1 電場中有一點(diǎn)P 下列哪些說法正確的是 A若放在P點(diǎn)的試探電荷的電量減半 則P點(diǎn)的場強(qiáng)減半 B若P點(diǎn)沒有試探電荷 則P點(diǎn)的場強(qiáng)為零 CP點(diǎn)的場強(qiáng)越大 則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場力越大 DP點(diǎn)的場強(qiáng)方向?yàn)樵囂诫姾稍谠擖c(diǎn)的受力方向 C 課堂訓(xùn)練 2 真空中有一電場 在電場中的P點(diǎn)放一電量為4 10 9C的試探電荷 它受到的電場力2 10 5N 則P點(diǎn)的場強(qiáng)度N C 把試探電荷的電量減少為2 10 9C 則檢驗(yàn)電荷所受的電場力為N 如果把這個試探電荷取走 則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為N C 5 103 1 10 5 5 103 3 關(guān)于電場強(qiáng)度 下列說法正確的是 A E F q 若q減半 則該處的場強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?倍B E kQ r2中 E與Q成正比 而與r平方成反比C 在以一個點(diǎn)電荷為球心 r為半徑的球面上 各點(diǎn)的場強(qiáng)均相同D 電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電場力的方向 B 4 對于點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場 下列說法正確的是A 電場強(qiáng)度的表達(dá)式仍成立 即E F Q 式中的Q就是產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷B 在真空中 電場強(qiáng)度的表達(dá)式為E KQ r2 式中的Q就是產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷C 在真空中E kq r2 式中q是檢驗(yàn)電荷D 上述說法都不對 B 思考題 真空中兩個正點(diǎn)電荷A B所帶電量皆為Q 且相距為r 則距離A為r 3處的P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為多少 A B Q Q P EA EB 解 A B都在P點(diǎn)產(chǎn)生電場 且兩個場強(qiáng)方向相反 答 P點(diǎn)場強(qiáng)為27KQ 4r2 四 電場的疊加 電場強(qiáng)度是矢量 合成應(yīng)遵循平行四邊形法則 電場強(qiáng)度的疊加 在真空中有兩個點(diǎn)電荷Q1 3 0 10 8C和Q2 3 0 10 8C 它們相距0 1m 求電場中A點(diǎn)的場強(qiáng) A點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷的距離相等 r 0 1m EA 2 7 104N C 例 如圖所示 三個完全相同的的金屬小球a b c位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)上 a和c帶正電 a所帶電量的大小比b小 已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段的一條來表示 它應(yīng)是 A F1B F2C F3D F4 D 五 電場力 正電荷的電場力方向與場強(qiáng)方向相同 F qE 負(fù)電荷的電場力方向與場強(qiáng)方向相反 六 電場線 1 定義 電場線是用來形象地描述電場強(qiáng)弱與方向特性的一簇曲線 電場線上每一點(diǎn)的切線方向 都和該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致 2 電場線的特征1 靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷 孤立的正電荷 或負(fù)電荷 的電場線止于 或起于 無窮遠(yuǎn)處點(diǎn) 2 電場線不會相交 也不會相切3 電場線密的地方場強(qiáng)強(qiáng) 電場線疏的地方場強(qiáng)弱4 電場線是假想的 實(shí)際電場中并不存在5 電場線不是閉合曲線 且與帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡之間沒有必然聯(lián)系 如果相交 交點(diǎn)就會有兩個切線方向 而同一點(diǎn)的場強(qiáng)和方向是唯一的 特點(diǎn) a 離點(diǎn)電荷越近 電場線越密 場強(qiáng)越大 b 以點(diǎn)電荷為球心作個球面 電場線處處與球面垂直 在此球面上場強(qiáng)大小處處相等 方向不同 3 幾種常見電場中電場線的分布及特點(diǎn) 正 負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布 特點(diǎn) a 沿點(diǎn)電荷的連線 場強(qiáng)先變小后變大 b 兩點(diǎn)電荷連線中垂面 中垂線 上 場強(qiáng)方向均相同 且總與中垂面 中垂線 垂直 等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中的電場線分布 c 在中垂面 中垂線 上 與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0等距離各點(diǎn)場強(qiáng)相等 等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中電場中電場線分布情況 特點(diǎn) a 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為0 b 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場線非常稀疏 但場強(qiáng)并不為0 c 兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏 勻強(qiáng)電場 特點(diǎn) a 勻強(qiáng)電場是大小和方向都相同的電場 故勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距的直線 b 電場線的疏密反映場強(qiáng)大小 電場方向與電場線平行 例1 如圖 是靜電場的一部分電場線的分布 下列說法正確的是 A 這個電場只能是負(fù)電荷的電場B 點(diǎn)電荷q在A B兩處受到的電場力FB FAC 點(diǎn)電荷q在A B兩處的加速度大小 aA aB 不計(jì)重力 D 負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的電場力方向沿B點(diǎn)切線方向 A B B 例2 如圖為一條電場線 下列說法正確的是 A EA一定大于EBB 因電場線是直線 所以是勻強(qiáng)電場 故EA EBC A點(diǎn)電場方向一定由A指向BD AB兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向不能確定 A B C 例3 正檢驗(yàn)電荷q在電場中P點(diǎn)處開始向Q點(diǎn)作減速運(yùn)動 且運(yùn)動的加速度值越來越小 重力不計(jì) 則可以確定它所處的電場可能是 A B C D P Q P Q P Q P Q C 1 兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)電場線方向從正電荷指向負(fù)電荷 2 兩點(diǎn)電荷連線的中垂面 中垂線 上 電場線方向均相同 場強(qiáng)方向均相同 且總與中垂面 線 垂直 在中垂線上到兩點(diǎn)電荷中點(diǎn)O點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場強(qiáng)相等 等量異種點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度 3 在中垂面 線 上的電荷受到的電場力的方向總與中垂面 線 垂直 因此 在中垂面 線 上移動電荷時電場力不做功 等量異種點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度 等量同種點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度 1 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為零 2 兩點(diǎn)電荷連線中垂面 線 上 場強(qiáng)方向總沿面 線 遠(yuǎn)離O 等量正電荷 3 在中垂面 線 上從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn) 電場線先變密后變疏 即場強(qiáng)先變強(qiáng)后變?nèi)?a b A B a B 圖a 圖b 思考 有同學(xué)說 電場線就是帶電粒子在電場中運(yùn)動的軌跡 這一說法對嗎 為什么 結(jié)論 電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡之間沒有必然聯(lián)系 答 不對 因?yàn)殡妶鼍€是為了形象描述電場而引入的一組曲線 只有下述條件同時成立 電場線是直線 帶電粒子初速為零或速度與電場線共線 帶電粒子僅受電場力作用 帶電粒子才沿電場線運(yùn)動 小結(jié) 二 電場強(qiáng)度1 電場的概念 2 電場強(qiáng)度 1 定義 2 公式 3 單位 4 電場強(qiáng)度的方向 5 物理意義 3 真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式 4 電場力 F Eq 在真空中有兩個點(diǎn)電荷q1和q2 分別位于A和B 相距20cm q1為4 10 8C q2為 8 10 8C 則在AB連線上A點(diǎn)的外側(cè)離A點(diǎn)20cm處的D點(diǎn)場強(qiáng)大小 方向如何 課堂訓(xùn)練 D點(diǎn)場強(qiáng)E合 E1 E2 4 5 103 N C 方向由A指向D 解 如圖 取向左為正方向 q1在D點(diǎn)的場強(qiáng) E1方向向左 取E1 9 103 N C q2在D點(diǎn)的場強(qiáng) E2方向向右 取E2 4 5 103 N C B A D