物理人教版(2019)必修第三册9
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本章只讨论静止电荷产生的电场,叫作静电场
研究电场性质------电场强度
引入两个基本概念
场源电荷:激发电场的带电体所带的电荷,又叫作源电荷
试探电荷:感知电场是否存在以及强弱的电荷
1.电荷量小,放入电场后不影响原本要研究的电场
2.体积很小,能看做点电荷,便于研究电场各点的性质
r
源电荷
试探电荷(电量不同的试探电荷)
探究
用静电力来表示电场强弱?
不行
寻找一个不变的量
Q
Q
Q
q1
F1
进一步研究表明:
对于电场中的同一点,试探
2q1
2F1
电荷受到的电场力与其电荷
量的比值是一定的。
3q1
3F1
二、电场强度
1.定义:
放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值叫该
点的电场强度,简称场强,用E表示。
2.表达式: =
为了形象描述电
场引入假想曲线
法拉第
——电场线
1、定义:电场线是用来形象地描述电场强弱与电场强度方向特
性的一条条有方向的曲线。
电场线是假想的,实际电场中并不存在
B
A
电场线的什么表示什么?
怎么看
B
2.电场线的特点
1.某点切线方向表示该点的场强方向
A
2.同一幅图电场线的疏密表示电场的强度的大小。
(电场线越密的地方,场强大;越稀疏的地方,场强小)
B处电场强度方向与F1方向相反。
F2的方向与B处电场强度的方向相同,与F
1方向相反。
思考:电场看不见,摸不着,怎样才能直观形象的描述电场呢?
五、电场线
电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外,形象地描述电场中
各点电场强度的大小和方向也很重要。法拉第采用了一个简洁的方法
来描述电场,那就是画电场线(electric fieldline)。
-7 C ,求F ,E ′。
(2)已知
q
=4.0×10
2
(1)已知
q1=-2.0×10-8 C2 ,FB1=4.0×10-6 N,求EB。
B处电场强度大小、方向不变。
F1 4.0× 106
解:EB
N C 200 N C
8
7
2.0
× ×1010
C 8.0× 105 C
F2 EB q2 200q×1 4.0
E
1
E
+
Q
1
1
P
E
E
E2
P E
2
Q
2
电场强度的叠加性:矢量和
+
Q
1
Q
2
请作出图中两个等量电荷连线的中垂线A、B、C、O
位置的场强方向,并大致描述连线和中垂线上的场强方向
E
E2
A
B
E1
E
E1
+
Q
E2
E
O
O
Q
+Q
+Q
O
拓展:
一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场
Q
r
与一个位于球心的、电荷量相等的点
9.3电场 电场强度
电场
问题1 电荷之间的相互作用通过什么实现的?
电场
英国科学家法拉第提出:在电荷的周围存在着由它产生的电场
F
A
英国物理学家
B
法拉第
(1791-1867)
物理学的理论和实验证实了电场和磁场是一种客观的存在。场像分子、
原子等实物粒子一样具有能量,因而场也是物质存在的一种形式。
电场
静电力
势不两立,相斥状
电场中为什么任意两条电场线不相交?
如果相交,交点就会有两个切线,也就会有两个场强方向。而同一点
场强大小方向是唯一的。
扩展
电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗?
推导点电荷周围的电场强度
F
E
q
Q
E k 2 只适用于真空中点电荷
r
直接知道一个电荷量为Q的点电荷,在与之相距r处的电
场强度不需要借助检验电荷。
三、点电荷的电场
Q—真空中点电荷的电量
Q
1.公式: E k
2
r
r—某点到点电荷的距离
2.场强方向:
+
-
负电荷电场方向沿半径向内
(指向)
正电荷电场方向沿半径向外;
【课堂反馈1】电场中有一点P,下列说法中正确的有( C )
A.若放在P点的电荷的电量减半,则P点的场强减半
B.若P点没有检验电荷,则P点场强为零
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点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向
场强由电场本身决定,与检验电荷大小、正负、有无都
无关系,场强的方向与正的检验电荷的受力方向一致。
B.由E=k 2 知,E与Q成正比,而与r 2 成反比
C.由E=k 2 知,在以Q为球心,以r为半径的球面上,各处场强均
相同
D.电场中某点的场强方向就是该点正电荷受到的静电力的方向
四、电场强度的叠加——遵循平行四边形定则
问题2: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,如何求某点的电场强度呢?
静止电荷
产生
静电场
电场对场中的其它电荷产生力的作用
产生
F
F
A
电场A
施力于
电荷A
电荷B
B
施力于
电场B
电荷间的相互作用力通过电场发生
产生
注:电场看不见、摸不着的但又客观存在的特殊物质。
一.电场
1.产生 带电体周围存在的特殊物质,静止电荷产生的电场称为静电场。
2.性质
对放入电场中的电荷有力的作用,叫电场力(静电力)。
3.电场线不是闭合曲线:电场线从正电荷或无限远出发,终止
于无限远或负电荷
4.电场线不相交
5. 电场线 ≠ 运动轨迹
1.同一幅图中电场线的疏密表示电场强度的大小。
电场线越密的地方,场强越大;电场线越稀疏的地方,场强越小。
EB
EC
EA
EA >EB> EC
点电荷
的电场
光芒万丈
万箭穿心
等量电
荷电场
手牵手,心连心,相吸状
P
电荷产生的电场相同
Q
Ek 2
r
Q
r
P
例2.如图所示,在一带负电的导体A附近有一点B,如
在B处放置一个q1=-2.0×10-8 C 的电荷,测出其受到
的静电力F1大小为4.0×10-6 N,方向如图,求B处的电
场强度。如果换用一个q2=4.0×10-7 C 的电荷放在B点,
求q2受到的静电力、此时B处的电场强度。
(背离)
同一球面电场强度大小相同
辨析
F
E
q
和
Q
Ek 2
r
的区别:
适用范围
电荷的意义
q是检验电荷,
但E与q无关
F
E
q
定义式,适用
于一切电场
Q
Ek 2
r
决定式,仅对
真空中点电荷 Qቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ场源电荷,
E与Q成正比
的电场适用
●【例3】(多选)关于电场强度E,下列说法正确的是( BD)
A.由E= 知,若q减半,则该处电场强度为原来的2倍
3.单位:/
定义式,适用于任意电场
试探电荷电荷量
4.物理意义:反映电场强弱的物理量,
电场本身决定,与放入的试探电荷无关
• 场强相同的条件:大小相等,方向相同。
场强方向跟正电荷受力方向相同。
4.方向:矢量性
(与负电荷的受力方向相反)
E
+Q
+Q
F
+q
F
-q
E
正电荷在电场中的受力方向?
负电荷在电场中的受力方向?