2022-2023学年高二物理竞赛课件：电场、电场强度(Electric Field)

电场、电场强度(Electric Field) 电场、电场强度(Electric Field) 电场 早期：电磁理论是超距作用理论 后来: 法拉第提出场的概念 实验证实：电场和磁场是客观存在的物质。物质是不依赖于人的意识并能为人的意识所反映的客观实在 电荷 电荷 电荷 电荷 电场 电场的作用： 1. 对放在其内的任何电荷都有作用力。 2. 对在其中移动的带电体做功，这表明电场具有能量。 3. 对场中的导体或电介质产生电感应或电极化。 电场强度 电场强度：为了表达电场力的大小方向 线度足够地小 试验电荷 电量充分地小 实验发现: 受力: F 受力: 2F 在A点处 受力: 受力: 在B点处 结论 场源施力的能力，位置相关， 电场强度定义: 任意场点，单位正电荷的库仑力F/q0 国际单位制单位 或 两点说明：1. 空间分布的矢量场 2. 反应物性的强度量 如果带电体由 n 个点电荷组成，如图 由电力叠 加原理 由场强定义 整理后得 即：n个场源电荷，场点场强，等于各生场电荷单独产生的电场的叠加（矢量和）。 电力叠加原理的直接结果，求解电场的基础。 电荷的相对论不变性 一个电荷的电量与它的运动状态无关。 氢分子和氦原子中原子核内两个质子运动 状态很不相同，但电量相同。 ＋ ＋ ＋ ＋ e e e e 氢分子 氦原子 回旋加速器中电子运动速度的计算中， 已认为电子电荷 e 不变。 例： 库仑定律的表述 1785年，库仑通过扭秤实验得到。 点电荷 相对于惯性系观察，自由空间（或真空）中两个静止的点电荷之间的作用力（斥力或吸力，统称为库仑力）与这两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。同号电荷相斥，异号电荷相吸。 带电体的线度远远小于问题中所涉及的距离。 库仑 大小（平方反比），方向（连线），性质（作用反作用） 两个静止点电荷之间的相互作用力符合牛顿第三定律 ：q2对q1的作用力 q1对q2的作用力 k的取值 国际单位制中 k = 8.99×109 N·m2/C2 SI中库仑定律的常用形式 令 真空介电常数 真空电容率 q1对q2的作用力 库仑定律的适用范围 1.库仑定律只对静止点电荷成立； 2. r的数量级在10-14m～107m范围内，库仑定律成立。 运动电荷为何不适用？ 试验定律，高能粒子散射到人造地球卫星 运动电荷（通电导线）只能产生磁力！静止坐标系 运动电荷（点电荷）可以感受电力！运动坐标系 对于由n个点电荷q1，q2，…，qn组成的电荷系，实验证明，位于r0 处的q0受到的总电力为： 例：设电荷的分布如右图所示，图中q1=1.5×10-3C， q2= –0.5×10-3C，q3=0.2 × 10-3C，AC=r1=1.2m， BC=r2=0.5m，试求作用在电荷q3上的合力。 A r1 q1 q3 C q2 B r2 解:q1和q3之间的力是斥力, q2和q3之间的力是引力。 合力的大小 两个力的大小分别为: 合力的方向如图所示。 要把角度给出来！ $