高中物理 靜電場 電場 電場強(qiáng)度和電場線課件 教科版選修

1、靜電場 電場 電場強(qiáng)度和電場線,兩電荷不直接接觸，它們之間的相互作用是怎樣產(chǎn)生的?,,,,B,θ,+,+,+,+,+,+,A,,,+,+,+,+,+,+,1837年法拉第提出“場”的概念,英國物理學(xué)家 法拉第（1791-1867）,電荷之間通過電場發(fā)生相互作用.,電場,,,,,+Q,,,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,,+,+,+,+,+,任何帶電體的周圍都存在電場,,,＋ ＋＋＋＋＋＋,＿＿＿＿＿＿＿,一、電

2、場,1、任何帶電體的周圍都存在著電場。,2、電場是看不見摸不著,但電場是客觀存在的，是一種特殊物質(zhì)形態(tài)。,3、基本性質(zhì)：電場對放入其中的電荷有力的作用----電場力。,問題：怎樣描述電場的強(qiáng)弱呢？,二、電場強(qiáng)度,1.研究方法：,引入檢驗電荷（理想化模型）電量特點：q<<Q大小特點：大小忽略不計,場源電荷：形成電場的電荷,,,電場對放入其中的電荷有電場力的作用,,,,+Q,,,,,,,,,,,+q,檢驗電荷：體積比較小，帶

3、電量也比較小，它的引入不會影響原電場的部分,場源電荷（產(chǎn)生電場的電荷）,試探電荷（檢驗電荷）指：放入電場中探測電場性質(zhì)的電荷,,+Q,p,,F1,F2,F3,F4,q1,,q2,q3,q4,,,,電荷量: q1 > q2 > q3 > q4,如何描述電場的強(qiáng)弱程度？,實驗發(fā)現(xiàn)：在電場中的同一點，檢驗電荷的電量q發(fā)生變化，它所受的電場力的大小F也隨之變化（成正比的變化）而電場力的大小F與檢驗電荷電量q的比值不變，即,這

4、個比值不隨檢驗電荷電量變化，說明它與檢驗電荷無關(guān)，它只與電場中這點（P）的位置有關(guān)。,,2、電場強(qiáng)度（E）,（1）定義：放入電場中某點的檢驗電荷所受到的電場力F 跟它的電荷量q的比值,（2）定義式：,（3）單位：牛/庫（N/C）,（4）矢量性：,規(guī)定：電場強(qiáng)度的方向 與正檢驗電荷在該點所受電場力方向相同,與負(fù)檢驗電荷在該點所受電場力方向相反,（5）對電場強(qiáng)度理解：,a、E=F/q為定義式，適用于一切電場,b、電場強(qiáng)度是反映電場強(qiáng)

5、弱和方向的物理量,c、由電場本身性質(zhì)決定，與檢驗電荷的正負(fù)、電荷量的大小及受到電場力都無關(guān),d、數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的電場力,1、由電場強(qiáng)度的定義式 可知，在電場中的同一點： A、電場強(qiáng)度E 與F 成正比，跟q 成反比。 B、無論檢驗電荷的q 值（不為零）如何變化，F(xiàn) 與q 的比值始終不變。 C、電場中某一點的場強(qiáng)為零，則處在該點的電荷受到的電場力一定為零。 D、一個不帶電的小球在P點受

6、到的電場力為零，則 P 點的場強(qiáng)一定為零。,答案：BC,講練結(jié)合：,講練結(jié)合：,2、電場中有一點 P，下列說法正確的是 A、若放在P 點的檢驗電荷的電量減半，則P點的場強(qiáng)減半。 B、若P 點沒有檢驗電荷，則P點的場強(qiáng)為零。 C、P 點的場強(qiáng)越大，則同一電荷在P點受到的電場力越大。 D、P 點的場強(qiáng)方向為檢驗電荷在該點的受力方向。,答案：C,問題： 點電荷的場強(qiáng)如何？,真空中有一個電荷量為+Q 的點電荷，利

7、用電場強(qiáng)度定義和庫侖定律，推導(dǎo)真空中點電荷周圍某點的電場強(qiáng)度,,真空中點電荷電場強(qiáng)度公式：,三、點電荷電場強(qiáng)度,1、點電荷場強(qiáng)的大?。?注意：,Q：場源電荷,r：研究的點到場源電荷的距離,2、場強(qiáng)方向：,正點電荷電場方向背離電荷,負(fù)點電荷電場方向指向電荷,+Q,,+q,,F,,E,+Q,,-q,,F,,E,按照規(guī)定：負(fù)電荷在電場中某點受到的電場力的方向跟該點的場強(qiáng)方向相反。,3、場強(qiáng)方向：,-Q,,,+q,F,,E,-Q,,,-q,,E

8、,F,物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點的電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點所受的靜電力的方向相同．,3、在電荷Q=8?10-9 C的電場中有點A,在A點放入點電荷q=+4?10-9 C, q受到電場力F=8?10-5N,方向向右.(1)求A點場強(qiáng)大小、方向.(2)求A到Q的距離r.(3)若將q取走,求A點場強(qiáng).(4)若在A點放入q’=-2?10-9C的負(fù)電荷,求A點場強(qiáng)大小和方向.(5)求q’受到的電場力.,2?104N/C,向右,6?10

9、-2m,2?104N/C,向右,2?104N/C,向右,4?10-5N,向左,講練結(jié)合：,4、A為帶電的金屬板，電荷量為+Q，沿金屬板的垂直平分線，在距板r處有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，小球用絕緣絲線懸掛于O點，受水平向右的電場力偏轉(zhuǎn)?角而靜止.試求小球所在處的電場強(qiáng)度.,,講練結(jié)合：,定義式，適用于一切電場,決定式，僅對真空靜止點電荷的電場適用,q是檢驗電荷，E與q無關(guān),Q是場源電荷，E與Q成正比,僅指電荷在電場中的受力,是反映電

10、場本身的力的性質(zhì)的物理量，其大小表示電場的強(qiáng)弱,定義式：,計算式：,E的大小只決定于電場本身，與電荷q無關(guān),F的大小由放在電場中某點的電荷q和該點的場強(qiáng)E共同決定,E是矢量，其方向與正電荷(+q)在該點受到的電場力的方向相同,F是矢量，其方向?qū)τ谡姾?+q),F與E同向；對于負(fù)電荷(-q),F與E反向,E的單位：,F的單位：,E=F/q,F=qE,牛/庫 (N/C),牛 (N),問題：如何求合電場場強(qiáng)？,可以用矢量運(yùn)算的平行四邊形

11、定則求合電場場強(qiáng)。,四.電場的疊加,電場中某點的電場強(qiáng)度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和.遵循平行四邊形定則.,,,電場疊加：使用平行四邊形定則,1、 如圖，P點的場強(qiáng)，等于+Q1在該點產(chǎn)生的場強(qiáng)E1和-Q2在該點產(chǎn)生的場強(qiáng)E2的矢量和。,,,,,Q1,Q2,例：如圖所示，真空中有兩個點電荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它們相距0.1m，A點與兩個點電荷的距離r相等，r=0.1m

12、 。求：（1）電場中A點的場強(qiáng)（2）在A點放入q=-1×10-6C求它所受的電場力。,（1）2.7?104 N/C,（2）2.7 ×10-2 N,,問題：電場強(qiáng)度可以表示出電場中各點場的強(qiáng)弱和方向，但是太抽象。能否用幾何圖線對電場進(jìn)行形象、直觀的描述呢？,五、 電場線,1．引入：電場線是人為的，假想的一簇曲線。2．電場雖然抽象但它是客觀存在的物質(zhì)， 電場線雖然形象，但它是假想的曲線．,點電荷的電

13、場線分布特點：,3、幾種常見電場中電場線的分布及特點 1）、正、負(fù)點電荷的電場中電場線的分布,a.正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠(yuǎn)．b.負(fù)電荷的電場線無限遠(yuǎn)處延伸到負(fù)電荷．c.離點電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大d.以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向不同。,特點：,a、等量異種電荷的電場線從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止．,b、兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強(qiáng)方向均相同，且總與中垂

14、面（中垂線）垂直,2）、等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布,c、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的點0等距離各點場強(qiáng)相等。,等量異種電荷,兩電荷連線上：在兩電荷連線中點O處場強(qiáng)最小，從O點向兩側(cè)逐漸增大，數(shù)值關(guān)于O點對稱。中垂線上：在O點，即x=0處，E最大，x越大，即距O點越遠(yuǎn)E越小，兩側(cè)電場強(qiáng)度數(shù)值關(guān)于O點對稱。,3）、等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況,特點：,a.等量同種電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到

15、無限遠(yuǎn)，或從無限遠(yuǎn)延伸到負(fù)電荷b.兩點電荷連線中點O處場強(qiáng)為0c.兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強(qiáng)并不為0d.兩點電荷連線的中點到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏,等量同種電荷,連線上：在兩電荷連線中點O處場強(qiáng)為0，從O點向兩側(cè)逐漸增大，數(shù)值關(guān)于O點對稱，方向相反。中垂線上：從中點沿中垂線向兩側(cè)，電場強(qiáng)度的數(shù)值先增大后減小，兩側(cè)方向相反，關(guān)于O點對稱的點數(shù)值相等,4）、勻強(qiáng)電場,特點：,a、勻強(qiáng)電場是大小和方向都相同

16、的電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距同向的直線b、電場線的疏密反映場強(qiáng)大小，電場方向與電場線平行,（3）帶等量異種電荷平行金屬板間的電場線分布．,等 量 異 種 電 荷 平 行 金 屬 板 間 的 電 場 線,平行板間勻強(qiáng)電場的電場線,幾種常見電場的電場線分布,（3）電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小，電場線越密的地方，場強(qiáng)越大；電場線越稀的地方，場強(qiáng)越?。?）兩條電場線不能相交?。?）電場線是不閉合的?。?4．電場線的特點,

17、（1）電場線始于正電荷，終止于負(fù)電荷（無窮遠(yuǎn) 處）．,（2）電場線上每一點的切線方向跟該點的場強(qiáng)方向一致．,2、電場線是不閉合的：a.在靜電場中，電場線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷，不形成閉合曲線．b.等量的異種電荷的電場線也是不閉合的。c.電場線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷，并沒有閉合，通俗一點講就是沒有形成一個圈。,1、兩條電場線不能相交： 電場線上某點的切線方向為該點的電場強(qiáng)度的方向,如果兩條電場線相交,則

18、在交點處電場強(qiáng)度的方向就有兩個,分別為兩條電場線在此點的切線方向,這是不可能的,因為電場強(qiáng)度是矢量,,問題：電場線是帶電粒子的運(yùn)動軌跡嗎？,電場中并不存在，是為了研究電場方便而人為引入的,粒子在電場中的運(yùn)動軌跡，是客觀存在的,曲線上各點的切線方向即為該點的場強(qiáng)方向，同時也是正電荷在該點的受力方向，即正電荷在該點產(chǎn)生加速度的方向,軌跡上每一點的切線方向即為粒子在該點的速度方向，但加速度的方向與速度的方向不一定相同,小結(jié)：電場線與帶電粒子運(yùn)

19、動軌跡重合的必須同時具備的條件：（1）電場線是直線；（2）帶電粒子只受電場力，或受其他力，但方向沿電場線所在直線；（3）帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線。,六、勻強(qiáng)電場,1．勻強(qiáng)電場：電場強(qiáng)度的大小和方向處處相同的電場， 叫做勻強(qiáng)電場． 2．勻強(qiáng)電場的電場線：是一組等間隔的平行線． 3．勻強(qiáng)電場的實例：兩塊靠近的平行金屬板，大小相 等，互相正對，分別帶

20、有等量的正負(fù)電荷，它們之 間電場除邊緣附近外是勻強(qiáng)電場．,1、如圖所示的是一個點電荷周圍的電場線，下列判斷中正確的是（ ） A．該點電荷為負(fù)電荷，距點電荷越近處電場強(qiáng)度越大 B．該點電荷為負(fù)電荷，距點電荷越近處電場強(qiáng)度越小 C．該點電荷為正電荷，距點電荷越近處電場強(qiáng)度越大 D．該點電荷為正電荷，距點電荷越近處電場強(qiáng)度越小,C,講練結(jié)合：,2、如圖5是某靜電場的

21、一部分電場線的分布情況，下列說法中正確的是（ ） A、這個電場可能是負(fù)點電荷的電場 B、點電荷q在A點處受到的電場力比在B點處受 到的電場力大 C、點電荷q在A點處的瞬時加速度比在B處的瞬時加速度?。ú挥嬛亓Γ?D、負(fù)電荷在B點處受到的電場力的方向沿B點切線方向。,B,講練結(jié)合：,3、兩個等量異種電荷，a、b為它們的連線上的兩點,c、d為連線中垂線上的兩點,O為其

22、垂足,a、b、c、d四點到O點的距離都相等.則a、b、c、d四點的場強(qiáng)的大小關(guān)系為 .,Ea= Eb> EO EO>Ec= Ed 方向相同.,講練結(jié)合：,4、兩個等量同種正電荷，a、b為它們的連線上的兩點，c、d為連線中垂線上的兩點，O為其垂足，a、b、c、d 四點到O點的距離都相等.則a、b兩點的場強(qiáng)的大小關(guān)系為 ;c、d兩點的場強(qiáng)的大小關(guān)系為 .,EO= 0

23、 Ea= Eb, 方向相反 Ec= Ed,方向相反.,講練結(jié)合：,5、如圖所示，有一水平方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為9000N／C，在電場內(nèi)一水平面上作半徑為10cm的圓，圓上取A、B兩點，AO沿E方向，BO⊥OA，另在圓心處放一電量為10－8C的正點電荷，則A處場強(qiáng)大小EA=______N／C，B處的場強(qiáng)大小EB=______N／C.方向______,圖11,答案: 0 1.3×104

24、 斜向與場強(qiáng)方向夾角45°,講練結(jié)合：,知識小結(jié)：,1、電場強(qiáng)度是反映電場力的性質(zhì)的物理量，其大小為放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值．2、場強(qiáng)的定義式(任意電場) E=F/q — q是檢驗電荷3、場強(qiáng)的決定式(真空中點電荷) E=kQ/r2 — Q是場源電荷4、電場中某點的場強(qiáng)等于該點周圍各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和．,5、電場線不是電場里實際

25、存在的線，而是形象地描述電場的假想的線，電場雖然抽象但它是客觀存在的物質(zhì)，電場線雖然形象但它僅是假想的線．6、電場強(qiáng)度的大小和方向處處相同的電場，叫做勻強(qiáng)電場．,5、真空中有兩個點電荷QA=+1.0?10-8C和QB=-4.0?10-8C,分別固定在x軸x1=0和x2=6的位置上. (1)求電場強(qiáng)度為零的位置. (2)在x軸上場強(qiáng)沿+x方向的區(qū)域.(3)今放入電荷C,使電荷C都在靜電力作用下平衡.求電荷C的位置及電荷量.(