好用1.3电场强度 课件

变式训练1 如图3－2所示，中子内有一个电荷量为＋e 的上夸克和 两个电荷量为－e 的下夸克，3个夸克都分布在半径为r的同 一圆周上，且间距相等，则3个夸克在其圆心处产生的电场 强度大小为( )
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。
在重力场中的某一点，重力F和物体 质量m之比是一定的，在不同的位置F/m 是不同的，因此可以用F/m表示重力场的 强弱. g=F/m=GM地/R2 重力场方向总是指向地心，所以重力 场方向跟负电荷的电场相似。
• 书14页 说一说
静电平衡
电 场 线
一、电场线 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。
A
例2：如图为一条电场线，下列说法正确的是： （ C ） A、EA一定大于EB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 EA=EB C、A点电场方向一定由A指向B D、AB两点的场强方向不能确定
A B
如图所示，为一条水平向右的电场线， 由此能确定a、b、c三点的场强方向吗？能 否判断三点的场强的大小？为什么？
图3－1甲
解析 对小球的受力分析如图 3－1 乙所示． 金属板 A 不能看成点电 Q 荷，它在小球所在处产生的场强不能用 E＝k 2表示．图中 mg、θ 为已 r F电 知量，有足够的条件求出 F 电，然后用 E＝ 求出小球所在处的场强． q 由平衡条件得：F 电 ＝mgtan θ 所以小球所在处电场强度的大小为： F电 mgtan θ E＝ ＝ q q 小球带正电，因此电场强度的方向水平向右．
5×103N/C。
课堂训练
3、 关于电场强度，下列说法正确的是 B （ ） A． E=F/q，若q减半，则该处的场强变 为原来的2倍 B．E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方 成反比 C．在以一个点电荷为球心，r为半径的球 面上，各点的场强均相同 D．电场中某点的场强方向就是该点所放 电荷受到的电场力的方向
2、常见带电体电场线的分布
点电荷的电场线
-
等量异种点电荷的电场线
等量同种点电荷的电场线
点电荷与带电平板的电场线
带等量异种电荷的平行板之间电场线
三、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、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。
1.3 电场强度
问题1 两电荷不直接接触， 它们之间的相互作用 是怎样产生的?
猜一猜
问题1 两电荷间的相互作用怎样产生的? 磁体与磁体间的相互作用是通过 磁场 发生的
法拉第提出电荷周围存在电场，电场 的基本性质是：它对放入的电荷产生力 的作用，这种力叫电场力。
一.电场：
1、定义：存在于带电体周围的特殊物质。 2、基本性质： 对放入其中的电荷有力的作用，这种 力叫电场力。
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：如图，是静电场的一部分电场线的分布， 下列说法正确的是：（ ） B A、这个电场只能是负电荷的电场 B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FB>FA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB （不计重力） D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切 B 线方向
课堂训练
1、电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（C ）
A 若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点
的场强减半。
B 若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。
C P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的 电场力越大。 D P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
课堂训练
2、真空中有一电场，在电场中的P点放一电 量为 4×10-9C的试探电荷，它受到的电场力 2 ×10-5N，则P点的场强度 5×103 N/C；把 试探电荷的电量减少为2 ×10-9C，则检验电 荷所受的电场力为1×10-5 N。 如果把这个试探 电荷取走，则P点的电场强度为
＋
－
F Q E 和 E k 2 的区别： r q
适用范围 电荷的意义 q是检验电 荷，E与q 无关 Q是场源电 荷，E与Q 成正比 定义式，适 用于一切电 场
F E q
Q Ek 2 r
仅对点电荷 的电场适用
四、电场强度的叠加
1、电场强度是矢量，合成应遵循 平行四边形法则
E+
P
＋Q1 −Q2
课堂训练
4、在真空中有两个点电荷q1和q2，分 别位于A和B，相距20 cm，q1为 4×10-8 C，q2为－8×10-8 C。则在 AB连线上A点的外侧离A 点20 cm处 的D点场强大小、方向如何?
4.5×103 N/C，方向由B指向A。
5．如图所示，用两根同样长的细绳把两个带同种电 荷的小球悬挂在一点上，两球的质量相等，A球所 带的电量大于B球所带的电量，两球静止，悬线的 偏角分别为α、β，则（ ） B
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
Q
Q
r
P
Q Ek 2 r
r
P
五、电场力
F＝qE
正电荷的电场力方向与场强方向相同 负电荷的电场力方向与场强方向相反
3、电场强度和电场力的对比分析 电场强度E 1 是反映电场本身的力的性质的物
3、电荷间的相互作用力通过电场发生
电荷A
电场
电荷B
用什么可以检验空间存在看
不见又摸不着的电场？
检验电荷（试探电荷）：
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。
场源电荷：
产生电场的电荷
问题2
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。 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。 结论: F/q能反映电场中某点电场的力 的性质——电场的强弱。
练习：
在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为 F F，方向向左，则A处场强大小 ，方 q
向为 向左 ；若将A处放点电荷为－2q，则
F 该处电场强度大小为 q ，方向
为 向左 。
三、真空中点电荷的场强
由库仑定律和场强的定义式推导
1、大小
Q Ek 2 r 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
2、等量异种点电荷形成的电场中的电 场线分布
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 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0 b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为0 c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先 变密后变疏
A． α>β; B． α=β; C． α<β; D． 无法确定.
A
α β
B
注意：两电荷之间的静电力为相互作用力：等值反向
4、思考题： 场是物理学中的重要概念，除了电场和磁 场，还有引力场。物体之间的万有引力就是通 过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做 重力场。仿照电场强度的定义，你认为应该怎 样定义重力场的大小和方向？重力场的方向跟 正电荷的电场相似，还是跟负电荷的电场相似？
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。
答案：x=-5，向右
- 4Q +9Q
-5 -3 -1
1
方法指导
一、关于场强的计算 例1 如图3－1甲所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板 的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、带电荷量为q的小 球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止．小球用绝缘 细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度．
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。 F E 2.定义式：
q
3.单位：牛/库(N/C) 伏/米(V/m) 1伏/米=1牛/库 4.方向：规定与正电荷在该点的受力方向相同 5.理解： 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 。
图3－1乙
mgtan θ 答案 ，方向水平向右 q 点评 解答此题常出现的错误，是把带电金属板 A 视为点电荷，由点电荷的场强公式求得小球所在处的场 Q 强 E＝k 2.要注意， 带电金属板的大小和形状与两带电体 r 间的距离相比是不能忽视的．另外，电场强度是矢量， 不仅要求出大小，还要明确方向．
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。 E1 解：点电荷Q1和Q2的电场在A点的场 A 强分别为E1和E2， E 它们大小相等，方向如图中所示。合 E2 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。 合场强E的大小为 E= E1cos60°+ E2cos60° Q1 Q2 2kQ1 = = 2E1cos60° r2 cos60° 代入数值得：E=2.7×104 N/C
理量，其大小表示电场的强弱
电场力F
仅指电荷在电场中的受力
计算式：F=qE
2 定义式： E=F/q
E的大小只决定于电场本身， 3 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
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 F的单位：牛 (N)
F
a b a b
A
B
q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
· · d· ·
d点是否有场强？场强大小与a、b、c三 点场强大小的关系如何？
a
b
c
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： （ C ）
P Q P Q P Q P Q
A
B
C
D
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：（ B ） 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
二、电场线的特征
1、电场线密的地方场强大，电场线疏的地方 场强小 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
E是矢量，其方向与正电荷 4 (+q)在该点受到的电场力的方 向相同
5 E的单位： 牛/库 (N/C)
小结
1.电场 (1)产生：带电体在其周围空间存在电场 (2)性质：对处在场中的电荷有电场力的作用。 2．电场强度：描述电场强弱和方向的物理量 （1）定义: E = F / q （2）单位：N/C V/m （3）方向：与正电荷在该点受电场力方向相同 （4）电场中某一点的场强与检验电荷无关。 E=kQ k Q （5）真空中点电荷的场强公式: E2 r r2 3．场强的叠加：矢量求和