1.3--电场及其描述

温故知新真空中两静止点电荷之间的作用有什么规律？库仑定律：真空中两个静止点电荷之间相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线上。1.3电场及其描述接触力和非接触力•接触力：要直接接触才可能有的力，如：拉力、压力、支持力、摩擦力。•非接触力:不接触也可有的力，如：重力、电场力、电磁力、强核力、弱核力、地球引力。两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的?问题1两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。问题1电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用B电荷A电荷一.电场：2、基本性质——电场的物质性对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。1、定义：存在于带电体周围的特殊物质。3、电荷间的相互作用力通过电场发生.电荷A电场电荷B问题2怎样描述电场的强弱?场源电荷：即产生电场的电荷Q.试探电荷：电量充分小、体积充分小.q猜想：能否用电场力的大小表示电场的强弱？+Q电荷q在距Q较近的A点，受到的电场力大.电荷q在距Q较远的B点，受到的电场力小.怎样描述电场的强弱?同一试探电荷q在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同?如图所示，在场电荷Q形成的电场中A点，分别放一检验电荷+q,+2q,+3q，分别计算检验电荷所受的电场力大小和F/q的比值。4q2qqF/q电场力F检验电荷的电荷量qkQqr2kQr22kQqr2kQr24kQqr2kQr2怎样描述电场的强弱?结论:F/q能反映电场中某点电场力的性质——电场的强弱。2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值F/q是一定的。实验发现：怎样描述电场的强弱?二.电场强度1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。5.物理意义：场强反映电场力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关,与试探电荷受力F和电荷量q都无关。（电场的客观性）3.单位：牛/库(N/C)4.方向：电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点的受力方向相同。2.定义式：FEq五、电场力试探电荷为正电荷的电场力方向与场强方向相同F＝qE试探电荷为负电荷的电场力方向与场强方向相反1.设：试探电荷的电荷量q=+5.0×10-9C，测得它在电场中的A点受到的电场力为F=3.0×10-4N，求：A点的场强是多大？如果改用电荷量为q=+6.0×10-9C的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？如果A点未放试探电荷，则A点的场强大小为多少？方向呢？一正点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷r处的A点的电场强度是多少？方向如何？设想在A点放一个电荷量为+q的试探电荷，则它所受到的电场力为则该点的场强为Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离真空中点电荷的电场强度真空中点电荷的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关．三、真空中点电荷的场强2QEkr＋－1、大小2.场强方向：正点电荷电场方向背离电荷负点电荷电场方向指向电荷适用范围电荷的意义FEq2QEkr定义式，适用于一切电场仅对点电荷的电场适用q是检验电荷，E与q无关Q是场源电荷，E与Q成正比FEq2QEkr和的区别：我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。1）单个点电荷的电场线分布1）单个点电荷的电场线分布常见电场的电场线分布及特征：1）单个点电荷的电场线分布（1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远处或负电荷；（2）当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外，当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内（3）单个点电荷形成的电场中，不存在场强相等的点2）等量的同种电荷的电场+Q+QE1E1E2E2E等量同种点电荷的电场强度1、两点电荷连线中点O处场强为零2、两点电荷连线中垂面（线）上，场强方向总沿面（线）远离O（等量正电荷）3、在中垂面（线）上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱。•3）等量异种电荷的电场+Q-QE1E2E1、两点电荷连线上各点电场线方向从正电荷指向负电荷2、两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，场强方向均相同，且总与中垂面（线）垂直，在中垂线上到两点电荷中点O点等距离处各点的场强相等。等量异种点电荷的电场强度+Q-QE1E2E3、在中垂面（线）上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。等量异种点电荷的电场强度•小结：1、电场线的方向总是从正电荷出发，终止于负电荷。2、电场中的电场线是不会相交的。3、电场中的电场线能够直接形象地描述电场1）形象地描述电场的方向；2）形象地反映电场的强弱程度。（电场线越密集的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小。）认识和理解电场线时应注意（1）电场线是形象直观描述电场的空间曲线，是人为假想的线，并不是真实存在．（2）由于电场在没有电荷的地方是连续的，而电场线却只能是一条一条离散分立的.不能说两条电场线之间的电场强度为零.（3）电场线按定义是代表合电场的连续曲线．电场线虽然形象但它是主观想象电场虽然抽象但它是客观物质电场线1.概念: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.(电场线是假想的，实际电场中并不存在.)2.电场线的特征①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（或起于）无穷远处点.(单向的,非闭合的)④电场线不会相交，也不会相切.③电场线疏密反映电场强弱,电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小.②电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致.④匀强电场特点：a、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.b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行.•例1、某电场的电场线分布如图示，A、B、C是电场中的三个不同位置点，试完成下列问题：（1）哪一点的电场强度大呢？（2）画出各点场强的方向；（3）画出B点处放入一个负的点电荷时，受到的电场力的方向。学而时习例3.如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是A．A点场强一定大于B点场强B．在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动C．这个点电荷一定带正电D．A点场强可能等于B点场强ABCE答案B学而时习•例4、用一根绝缘细绳悬挂一个带电小球，所带的电荷量为2．0×10-8C，现加一个水平方向的匀强电场，场强的大小E=3．0×106N/C，小球平衡时悬线与竖直方向成300角，试求：（1）该小球的带电性质；（2）该小球所受的电场力大小；（3）该小球的重力大小。学而时习E1E2如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。例2：如图为一条电场线，下列说法正确的是：（）A、EA一定大于EBB、因电场线是直线，所以是匀强电场，故EA=EBC、A点电场方向一定由A指向BD、AB两点的场强方向不能确定ABC例3：正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运动，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：（）ABCDPQPQPQPQCabABa例4：如图a所示，A、B是一个点电荷产生的电场的电场线，如图b则是方向在电场线上，a、b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：（）A、点电荷是正电荷，位置在B侧B、点电荷是正电荷，位置在A侧C、点电荷是负电荷，位置在A侧D、点电荷是负电荷，位置在B侧qFbB图a图b有同学说,电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹.这一说法对吗?为什么?结论:电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系.答:不对.因为电场线是为了形象描述电场而引入的一组曲线.只有下述条件同时成立——①电场线是直线;②带电粒子初速为零或速度与电场线共线;③带电粒子仅受电场力作用,带电粒子才沿电场线运动.电场力电场强度物理意义电荷在电场中所受的力反映电场力的属性决定因素由电场和电荷共同决定仅有电场自身决定大小F=qEE=F/q方向正电荷受力与E相同负电荷受力与E相反规定E的方向为正电荷在该点的受力方向单位NN/C电荷在电场中所受的力反映电场本身的一种性质放在电场中的电荷q和场强E电场本身小结：二、电场强度1、电场的概念:2、电场强度（1）定义:（2）公式:（3）单位:（4）电场强度的方向:（5）物理意义:3、真空中点电荷的电场强度公式:4、电场力:F=EqqFE2rQKE电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则E+电场强度的叠加P＋Q1−Q2思考题：真空中两个正点电荷A、B所带电量皆为Q，且相距为r,则距离A为r/3处的P点的电场强度为多少？AB+Q+QPEAEB解：A、B都在P点产生电场，且两个场强方向相反。2rQKE因为：222427rKQrQKrQKEBAP所以：答：P点场强为27KQ/4r2.四.电场的叠加在真空中有两个点电荷Q1=＋3.0×10-8C和Q2=－3.0×10-8C，它们相距0.1m，求电场中A点的场强．（A点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m）EA=2.7×104N/C在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，相距20cm，q1为4×10-8C，q2为－8×10-8C。则在AB连线上A点的外侧离A点20cm处的D点场强大小、方向如何?课堂训练∴D点场强E合=E1+E2=4.5×103(N/C),方向由A指向D。解：如图，取向左为正方向，q1在D点的场强)/(1092.01041093289211CNrqkEADE1方向向左,取E1=9×103(N/C))/(105.44.01081093289222CNrqkEBDq2在D点的场强E2方向向右,取E1=-4.5×103(N/C)BAD记住了:上过课要去看看书！还有，作业要及时完成！休息吧．．．．．