高二物理選修3-1第一章第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度課件.ppt

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第三節(jié)電場(chǎng)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(shí)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(chǎng) B電荷 一 電場(chǎng) 2 基本性質(zhì) 電場(chǎng)的物質(zhì)性 對(duì)放入其中的電荷有力的作用 這種力叫電場(chǎng)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(chǎng)發(fā)生 A B 電場(chǎng)強(qiáng)度 表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 Q 場(chǎng)源電荷Q 產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷 檢驗(yàn)電荷q 用來檢驗(yàn)電場(chǎng)的電量很小 不影響原電場(chǎng) 體積很小 可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn) 的電荷 電場(chǎng)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(chǎng)對(duì)電荷有力的作用 怎樣描述這種作用呢 q FA q FB 場(chǎng)源電荷 產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷 試探電荷 或稱為檢驗(yàn)電荷 Q 不同的電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力不同 但電場(chǎng)中同一點(diǎn)的電場(chǎng)是一定的 因此不能用電場(chǎng)力的大小來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱 猜想 能否用電場(chǎng)力的大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱 A B 電荷q在距Q較近的A點(diǎn) 受到的電場(chǎng)力大 電荷q在距Q較遠(yuǎn)的B點(diǎn) 受到的電場(chǎng)力小 同一試探電荷q在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的大小是否相同 如圖所示 在場(chǎng)電荷Q形成的電場(chǎng)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(chǎng)力大小和F q的比值 結(jié)論 F q能反映電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)力的性質(zhì) 電場(chǎng)的強(qiáng)弱 2 電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度 1 定義 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值 叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng) 5 物理意義 場(chǎng)強(qiáng)反映電場(chǎng)的力的性質(zhì) 由電場(chǎng)本身決定 與放入的試探電荷無(wú)關(guān) 3 單位 牛 庫(kù) N C 4 方向 電場(chǎng)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(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反 d 場(chǎng)強(qiáng)的矢量性 Q q F E Q q E F 物理學(xué)中規(guī)定 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)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(cè)得它在電場(chǎng)中的A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為F 3 0 10 4N 求 A點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng) 場(chǎng)強(qiáng)會(huì)不會(huì)改變 如果A點(diǎn)未放試探電荷 則A點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度是多少 方向如何 設(shè)想在A點(diǎn)放一個(gè)電荷量為 q的試探電荷 則它所受到的電場(chǎng)力為 則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為 Q是場(chǎng)源電荷的電量 r是場(chǎng)中某點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離 真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)是由產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷和該點(diǎn)距場(chǎng)源電荷的距離決定的 與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān) 三 真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng) 1 大小 2 場(chǎng)強(qiáng)方向 正點(diǎn)電荷電場(chǎng)方向背離電荷負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)方向指向電荷 定義式 適用于一切電場(chǎng) 僅對(duì)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)適用 q是檢驗(yàn)電荷 E與q無(wú)關(guān) Q是場(chǎng)源電荷 E與Q成正比 E F q 定義式 決定式 任何電場(chǎng) 真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng) 大小與q 試探電荷 的正負(fù) 大小以及有無(wú)均無(wú)關(guān) 由場(chǎng)源電荷Q及該點(diǎn)到Q的距離r決定 對(duì)比學(xué)習(xí) 僅指電荷在電場(chǎng)中的受力 是反映電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)的物理量 其大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱 定義式 計(jì)算式 E的大小只決定于電場(chǎng)本身 與電荷q無(wú)關(guān) F的大小由放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷q和該點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng)力的方向相同 F是矢量 其方向?qū)τ谡姾?q F與E同向 對(duì)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(kù) N C 牛 N 1 電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)減半 B若P點(diǎn)沒有試探電荷 則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零 CP點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大 則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大 DP點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng) 在電場(chǎng)中的P點(diǎn)放一電量為4 10 9C的試探電荷 它受到的電場(chǎng)力2 10 5N 則P點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng)力為N 如果把這個(gè)試探電荷取走 則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為N C 5 103 1 10 5 5 103 3 關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度 下列說法正確的是 A E F q 若q減半 則該處的場(chǎng)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(gè)點(diǎn)電荷為球心 r為半徑的球面上 各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)均相同D 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電場(chǎng)力的方向 B 4 對(duì)于點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng) 下列說法正確的是A 電場(chǎng)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(chǎng)的點(diǎn)電荷B 在真空中 電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式為E KQ r2 式中的Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)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(duì) B 思考題 真空中兩個(gè)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(chǎng)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(chǎng) 且兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向相反 答 P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為27KQ 4r2 四 電場(chǎng)的疊加 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 合成應(yīng)遵循平行四邊形法則 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1 3 0 10 8C和Q2 3 0 10 8C 它們相距0 1m 求電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離相等 r 0 1m EA 2 7 104N C 例 如圖所示 三個(gè)完全相同的的金屬小球a b c位于等邊三角形的三個(gè)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(chǎng)力 正電荷的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同 F qE 負(fù)電荷的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 六 電場(chǎng)線 1 定義 電場(chǎng)線是用來形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向特性的一簇曲線 電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向 都和該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致 2 電場(chǎng)線的特征1 靜電場(chǎng)的電場(chǎng)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(chǎng)線止于 或起于 無(wú)窮遠(yuǎn)處點(diǎn) 2 電場(chǎng)線不會(huì)相交 也不會(huì)相切3 電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng) 電場(chǎng)線疏的地方場(chǎng)強(qiáng)弱4 電場(chǎng)線是假想的 實(shí)際電場(chǎng)中并不存在5 電場(chǎng)線不是閉合曲線 且與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系 如果相交 交點(diǎn)就會(huì)有兩個(gè)切線方向 而同一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和方向是唯一的 特點(diǎn) a 離點(diǎn)電荷越近 電場(chǎng)線越密 場(chǎng)強(qiáng)越大 b 以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面 電場(chǎng)線處處與球面垂直 在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等 方向不同 3 幾種常見電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布及特點(diǎn) 正 負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布 特點(diǎn) a 沿點(diǎn)電荷的連線 場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大 b 兩點(diǎn)電荷連線中垂面 中垂線 上 場(chǎng)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(chǎng)中的電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)相等 等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布情況 特點(diǎn) a 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為0 b 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀疏 但場(chǎng)強(qiáng)并不為0 c 兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先變密后變疏 勻強(qiáng)電場(chǎng) 特點(diǎn) a 勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng) 故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距的直線 b 電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小 電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行 例1 如圖 是靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的分布 下列說法正確的是 A 這個(gè)電場(chǎng)只能是負(fù)電荷的電場(chǎng)B 點(diǎn)電荷q在A B兩處受到的電場(chǎng)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(chǎng)力方向沿B點(diǎn)切線方向 A B B 例2 如圖為一條電場(chǎng)線 下列說法正確的是 A EA一定大于EBB 因電場(chǎng)線是直線 所以是勻強(qiáng)電場(chǎng) 故EA EBC A點(diǎn)電場(chǎng)方向一定由A指向BD AB兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不能確定 A B C 例3 正檢驗(yàn)電荷q在電場(chǎng)中P點(diǎn)處開始向Q點(diǎn)作減速運(yùn)動(dòng) 且運(yùn)動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)線方向均相同 場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)相等 等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 3 在中垂面 線 上的電荷受到的電場(chǎng)力的方向總與中垂面 線 垂直 因此 在中垂面 線 上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功 等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 1 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為零 2 兩點(diǎn)電荷連線中垂面 線 上 場(chǎng)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(wú)窮遠(yuǎn) 電場(chǎng)線先變密后變疏 即場(chǎng)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(chǎng)線就是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡 這一說法對(duì)嗎 為什么 結(jié)論 電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系 答 不對(duì) 因?yàn)殡妶?chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而引入的一組曲線 只有下述條件同時(shí)成立 電場(chǎng)線是直線 帶電粒子初速為零或速度與電場(chǎng)線共線 帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用 帶電粒子才沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 小結(jié) 二 電場(chǎng)強(qiáng)度1 電場(chǎng)的概念 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 定義 2 公式 3 單位 4 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 5 物理意義 3 真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式 4 電場(chǎng)力 F Eq 在真空中有兩個(gè)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(chǎng)強(qiáng)大小 方向如何 課堂訓(xùn)練 D點(diǎn)場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng) E1方向向左 取E1 9 103 N C q2在D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) E2方向向右 取E2 4 5 103 N C B A D