选修3-1--1.3电场强度课件

我们刚接触的一种力——静电力（库仑力）静电力真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。作用力方向在它们的连线上。同性相斥，异性相吸。1、电荷量q1、q22、两点电荷之间的距离r必须接触才可能产生的力：1、弹力：支持力、压力、拉力……2、摩擦力（滑动摩擦力、静摩擦力）；不需要接触就可以产生的力：1、重力；2、万有引力；3、静电力；超距作用？3、电场强度人教版选修3-1-1《静电场》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。——牛顿19世纪30年代，法拉第提出一种观念，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场（electricfield），处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。电荷A电荷B电场法拉第Faraday（1791－1867）让我们一起来想象这个“电场”：1、看不见、摸不着；2、只要存在电荷，它就存在；电场就好像“香味场”，香料包打开后，周围的空间都弥漫着它的香味。尽管看不到摸不着，但的确存在。一、电场（electricfield）1）、检验方法：把一个带电体放入其中，看是否受到力的作用。二.电场强度：1、电场的检验用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？2）、试探电荷：能否就用试探电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱？用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷，也称点电荷。FA·BA+q+Q+q·如图，电荷Q周围存在电场，把试探电荷q放入电场中A、B两点，电荷q要受到电场力FA、FB1的作用，反映了电场具有力的性质。电荷q在A、B两点受到的作用力FA、FB1大小是否相等？在B点换上+2q的电荷,所受的作用力FB2大小是否相等？[解析]根据库仑定律∵rArB∴FAFBF=kQ1Q2r2可知，FBF/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。结果表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定的；在电场中的不同点，比值F/q一般是不同的。在物理学中，就用比值F/q来表示电场的强弱。2.电场强度：1）定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强。2）公式：FEq3）单位：牛顿/库仑（N/C）4）方向：跟正电荷在该点所受电场力F的方向相同矢量EE+QP-QP如果Q是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果Q是负电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q。（“离+Q而去，向-Q而来”）例.在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小为，方向为；若将A处放点电荷为－2q，则该处电场强度大小为，方向为。Fq向左Fq向左5）理解：（3）由电场本身的性质决定，与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。（1）为定义式，适用于一切电场。qFE（2）电场强度是反映电场强弱和方向的物理量。（4）电场力：F=qE123453、电场强度和电场力的对比分析电场强度E电场力F仅指电荷在电场中的受力是反映电场本身性质的物理量，其大小表示电场的强弱定义式：计算式：E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定E是矢量，其方向与正电荷(+q)在该点受到的电场力的方向相同F是矢量，其方向对于正电荷(+q),F与E同向；对于负电荷(-q),F与E反向E的单位：F的单位：E=F/qF=qE牛/库(N/C)牛(N)三、点电荷的电场电场强度的叠加点电荷Q在真空中形成的电场中，不同点的场强是不同的，那么场强的大小由什么因素决定？1、点电荷的电场大小：2QEkr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2、FEq2QEkr和的区别：1、关于……①和……②，下列说法中正确的是（）（1）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电量（2）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场电荷的电量（3）②式中，q是放入电场中的电荷的电量（4）②式中，Q是产生电场的电荷的电量A、（1）（3）B、（2）（3）C、（1）（4）D、（2）（4）qFE2rQkEC2、下列说法中正确的是：[]A.场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量B.场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量C.在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中kq2/r2是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小D.无论定义式E=F/q中的q值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变ACD如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的场强？3、电场的叠加:在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。+Q1-Q2P1）如图，P点的场强，等于+Q1在该点产生的场强E1和-Q2在该点产生的场强E2的矢量和。.E1E2EQrPrQP2QEkr2）、一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同如图，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r相等，r=0.1m。Q2AQ1=2E1cos60°r22kQ1cos60°=代入数值得：E=2.7×104N/C合场强E的大小为E=E1cos60°+E2cos60°解：点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，它们大小相等，方向如图中所示。合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q1和Q2的连线平行。E1E2E练习.如图，在x轴上的x=-1和x=1两点分别固定电荷量为-4Q和+9Q的点电荷。求：x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x=-3点处的合场强方向。1-1-3-5-4Q+9Q答案：x=-5，向右四、电场线1、定义：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。电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致。2、电场线的特征1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱2）、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3）、电场线不会相交，也不会相切4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系特点：a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b、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。3、几种常见电场中电场线的分布及特点1）、正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b、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（中垂线）垂直2）、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。3）、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况特点：a、两点电荷连线中点O处场强为0b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏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同向的直线b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行abABa例：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两处的试探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例：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：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：（）ABCDPQPQPQPQC例电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，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，例如：①电场线是直线；②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；③电荷只受电场力作用。是非题(A)若将放在电场中某点的电荷q改为－q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。（B）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。（C）沿电场线方向，场强一定越来越小。（D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。（E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。（F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。