1.4点电荷的电场 匀强电场-2022-2023学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019必修第三册）

高中物理必修三 第一章 静电力与电场强度 制作：沈雄斌 授课：东山二中高二物理组 第4节 点电荷的电场 匀强电场 鲁科2019 一、点电荷的电场 在电荷量为Q的点电荷形成的电场中，与之相距为r的试探电荷电荷量为q，根据库仑定律，试探电荷的受力为： 根据电场强度的定义： 两个公式联立可计算出该点电场强度的大小为： 1、点电荷Q所产生的电场中，某一点的电场强度与该点电荷的电荷量成正比与该点电荷距离的平方成反比。 由公式可知： 2、该公式只能用于点电荷形成的电场 一、点电荷的电场 正点电荷的电场 负点电荷的电场 如果以Q为中心作一个球面，球面上个点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，E的方向沿半径方向向外；当Q为正电荷时，E的方向沿半径方向向内。 例：如图所示,点电荷Q1的电场中，电量q＝1.0×10－10C的点电荷Q2处于电场中的P点，与点电荷Q1距离r＝0.1m，受到的电场力为F＝9.0×10－5N。已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2。求： （1）点电荷Q1在P处的电场强度多大？ （2）点电荷Q1的电量多大？ Q1 Q2 二、电场强度的叠加 如果有几个电场同时存在，则电场中的任一点的电场强度等于知电场在该点产生的电场强度的矢量和。 +Q -Q E1 E2 E +Q +Q E1 E1 E2 E2 E 等量同种电荷连线中垂线上某点的电场 等量异种电荷连线中垂线上某点的电场 电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 电场强度 叠加原理 例：如图，在真空中有两个点电荷和，它们相距0.1m。A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。求电场中A点的场强？ Q2 A Q1 E1 E2 E 如图，有两相距l的等量异种点电荷-q和+q。O为两电荷连线的中点，P为连线延长线上的一点，与O点相距r。试求p点的电场强度。 解： 两电荷在P点产生的场强 两场强的方向相反 方向水平向右 讨论： 若P点到中心O点的距离r远大于两点电荷间距l，则P点的电场强度多大？ 电偶极子的两个点电荷连线的延长线上某点P的电场强度，小于其中任何一个点电荷在该点的电场强度。 电偶极子 两个相距很近的等量异种点电荷组成的系统称为电偶极子。 对于电偶极子，P点到电偶极子中心的距离r远大于两点电荷间距l。 可见，电偶极子在其连线延长线上某点的电场强度与该点到两点电荷中点距离的三次方成反比。显然，与点电荷的电场强度相比，电偶极子的电场强度随距离的增大衰减得更快。 例. 如图所示，一半径为 R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心 c 的轴线上有 a、b、d 三个点，a 和 b、b 和 c、c 和 d 间的距离均为 R，在 a 点处有一电荷量为 +q 的固定点电荷。已知 b 点处的电场强度为零，k 为静电力常量，则 d 点处电场强度的大小为 解： 由电场叠加原理可知圆盘在b点产生的场强与点电荷q所产生的场强等大反向 点电荷q在b点的场强： 由对称关系可知圆盘Q在d点的场强也为E1，方向向右 点电荷q在d点的场强： 方向向右 方向向右 所以，d点的场强： 三、匀强电场 电场强度处处相等，方向处处相同的电场称匀强电场。 图1-24为密立根油滴实验示意图。一个很小的带电油滴悬在电场强度为E的电场中，调节电场强度，使作用在油滴上的电场力与重力平衡。如果E=4.0×105N/C,油滴受到的重力G=1.8×10-13N,电子的电荷量大小e=1.6×10-19C,求油滴电荷量与电子电荷量大小的比值。 解 在一定条件下，利用带电体在电场中的平衡状态还可以确定电场强度。如图1-25所示，一绝缘细线上端固定，下端拴一质量为m、电荷量为－q的小球。将它置于水平方向的匀强电场中，当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡状态。求匀强电场的大小和方向。 作业 P21 3、4、5 $