高二物理选修3-1第一章第三节电场强度课件

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A
P EB EA
少?
B
+Q
解:A、B都在P点产生电场, +Q
且两个场强方向相反。
Q 因为: E K 2 r
所以:E P K 27KQ 4r 2
Q Q K 2 2 rA rB
答:P点场强为27KQ/4r2.
电场强度的叠加
电场强度是矢量,合成应遵循 平行四边形法则
E+
P
+ Q1 −Q 2
5 E的单位: 牛/库 (N/C)
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
C
若P点没有试探电荷,则P点的场强为零。
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
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 3 -5 5 × 10 力2 ×10 N,则P点的场强度 N/C;把 试探电荷的电量减少为2 ×10-9C,则检验电 -5 1 × 10 荷所受的电场力为 N。 如果把这 个试探电荷取走,则P点的电场强度
三、真空中点电荷的场强
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
Q Ek 2 r


F E q

Q 的区别: Ek 2 r
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
仅对点电荷 的电场适用
电荷)
+Q
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。
E2
E1
+Q
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右侧 B、点电荷是正电荷,位置在A左侧 C、点电荷是负电荷,位置在A左侧 D、点电荷是负电荷,位置在B右侧
在真空中有两个点电荷Q1=+ -8 -8 3.0×10 C和Q2=-3.0×10 C,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
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 b C. F3 D. F4 a
解:如图,取向左为正方向,q 在D点的场强 18
q1 4 10 9 E1 k 2 9 10 rAD 0.2 2
q2 8 10 9 E2 k 2 9 10 rBD 0.4 2
课堂训练
9 103 ( N / C )
D A
E1方向向左,取E1=9×103(N/C) q2在D点的场强 8
真空中点电荷的电场强度 一点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?
真空中点电荷的场强是由产 设想在A点放一个电 荷量为生电场的场源电荷和该点距 +q的试探电荷, 则它所受到的电场力为 场源电荷的距离决定的,与 检验电荷无关.
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
B
4.5 103 ( N / C )
E2方向向右,取E2=-4.5×103(N/C) ∴D点场强E合=E1+E2=4.5×103 (N/C), 方向由A指向D。
计算式:F=qE
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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)
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
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:
F E q
(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=Eq
Q EK 2 r
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?
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
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 C 场可能是:( )
F
a b q a b
A
B
图a
图b
思考: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? 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. 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.
P Q P Q P Q P Q
A
B
C
D
等量异种点电荷的电场强度
E1 E E2 +Q -Q
1、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。
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?
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。
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
A电荷
B电荷
一.电场:
1、定义:存在于带电体周围的特殊物质。 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。
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。 5.物理意义: 场强反映电场的力的性质,由电场本身决定, 与放入的试探电荷无关 。
d.场强的矢量性:
物理学中规定,电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点 所受的静电力的方向相同.
+Q
F E
+q
E
F
-Q
+q
•根据规定:负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该 点的场强方向相反。
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。
检验电荷 的电荷量 q q 2q Q 电场力 F Qq r2 Qq 2k r2 Qq 3k r2 k k q r A F
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, B) 下列说法正确的是:( 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
3 5 × 10 为
N/C。
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
对比学习: E=F/q
定义式 任何电场 大小与q(试探电荷) 的正负、大小以及有 无均无关
Q Ek 2 r
决定式 真空中点电荷电场
由场源电荷Q及该点 到Q的距离r决定
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
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
F/q
Q r2 Q k r2 Q k r2
+
3q
实验发现: 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力的性 质——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。 F E 2.定义式: q 3.单位:牛/库(N/C)
场源电荷: 产生电场的 电荷
+q
FA
+q
+Q FB
试探电荷(或 称为检验电荷)
猜想:能否用电场力的大小表示电场的强弱?
不同的电荷在电场中同一点所受的电 场力 不同,但电场中同一点的电场是一定的, 因此不 能用电场力的大小来表示电场的强弱
电荷q在距Q较 远的B点,受到 的电场力小.
电荷q在距Q较 近的A点,受到 的电场力大.
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.
3、电荷间的相互作用力通过电场发生.
电荷A
电场
电荷B
电场强度:表示电场的强弱和方向
场源电荷Q:产生电场的电荷
检验电荷q: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。
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。
电场对电荷有力的作用,怎样描述这种作用呢?
4、对于点电荷Q产生的电场,下列说法正确的 是 B
A、电场强度的表达式仍成立,即E=F/Q,式中 的Q就是产生电场的点电荷 B、在真空中,电场强度的表达式为E=KQ/r2, 式中的Q就是产生电场的点电荷 C、在真空中E=kq/r2,式中q是检验电荷 D、上述说法都不对
四.电场的叠加 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
等量异种点电荷的电场强度
E1 E E2 +Q -Q
3、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
E E2 E1
面(线)远离 O(等量正
E2 E1
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。
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
F1
F2 F4
c
F3
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
六、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)、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 2)、电场线不会相交,也不会相切 3)、电场线密的地方场强强,电场线疏的地 方场强弱 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
+Q
F E
-q
E F
-Q
-q
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?
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