物理：选修3-1课件 1.3《电场强度》

2）、检验电荷：
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，也称点电荷。
能否就用检验电荷所受的电场力来描 述某点电场的强弱？
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？
A
课堂训练
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
例：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
-Q
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 F 为 ，方向为 向左 ；若将A处放点 q
电荷为－2q，则该处电场强度大小 为
F q
-5
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： （ C ）
P Q P Q P Q P Q
A
B
C
D
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？
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？
B
关于电场强度，下列说法正确的是（ ） 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
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
仅对点电荷 的电场适用
F Q 例、关于 E ……①和 E k 2 ……②，下列说 q r
法中正确的是（ C ） （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） C、（1）（4） B、（2）（3） D、（2）（4）
FA
[解析] 根据库仑定律
F=k
Q1Q2
r2
可知，
+Q
A · +q B · +q FB
∵ rA < rB
∴ FA > F B
实验表明，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。 F/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。
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)
根据库仑定律，q受到的库仑力的大小: F = k
Qq
r2
又由电场强度的定义可得出P点的场强E的大小： F E = q =k
Q
r2
F E 2、 q
和
Q E k 2 r
的区别：
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
适用范围
F E q
Q Ek 2 r
定义式，适 用于一切电 场
F
a b a b
A
B
q
课堂训练
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D指向A。
•
• • • • •
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。
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
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- 4Q +9Q
-5 -3 -1
1
例：如图所示，三个完全相同的的金属小球 a
、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c 带正电，a所带电量的大小比b小。已知c受到 a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段 的一条来表示，它应是［ D ］ A. F1 B. F2 C. F3 D. F4 a b
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
例：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
• （二）过程与方法 • 通过分析在电场中的不同点，电场力F 与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值 F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概 念；知道电场叠加的一般方法。 • （三）情感态度与价值观 • 培养学生学会分析和处理电场问题的一般 方法。 • 重点：电场强度的概念及其定义式 • 难点：对电场概念的理解、应用电场的叠 加原理进行简单的计算
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
第一章《静电场》
第三节 《电场强度》
教学目标
• （一）知识与技能 • 1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知 道电场是客观存在的一种特殊物质形态． • 2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场 强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是 矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的． • 3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电 荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算 ． • 4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简 单的计算．
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)
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
1、点电荷的电场
Q 大小： k 2 E r
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？ [解析]在点电荷Q形成的电场中，在距离Q为r的P 点放一试探电荷q
P
E1 E
.
E2
+Q1
-Q2
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
Q
r
P
点电荷产生
的电场相同
Q Ek 2 r
Q
r
P
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
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。
课堂训练
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。
3、用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：
A
B
电荷
电场
电荷
二.电场强度：
用什么可以检验空间存在看不见又摸
不着的电场？
1、电场的检验
1）、检验方法：
把一个带电体放入其中，看是否受到 力的作用。
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
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：
F E q
3）、 单位：牛顿/库仑（N/C）
4）、 方向： 矢量
跟正电荷在该点所受电场力 F 的方向 相同
E P P E +Q
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。
1） 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。
，方向为 向左
。
5）、电场强度的物理意义：
电场强度是描述电场本身的力的性质的物 理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小 表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点 的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单 位电荷在该点所受的电场力。
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
F1
F2 F4
c
F3
• 如图所示，半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀 分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q， 现截去环上一小段AB，AB长为l(l<<r),则剩余 部分在圆心O处产生的场强多大？方向如何？
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。
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、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。
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
A B
课堂训练
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点的电场强度 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 N. 1×10 如果把这 个试探电荷取走，则P点的电场强度为 N/C。 5×103