1.3电场 电场强度 课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

3.电场 电场强度 第一章 静电场的描述 　问题：两电荷不直接接触，它们之间的力是怎样产生的? 经过长期的科学研究，人们认识到电荷之间的相互作用是通过电场发生的场是物质存在的形式之一，引进场的概念对物理学的发展有重要意义，凡是有电荷的地方，在它周围就存在电场，电场对处于其中的其他电荷有力的作用。 我们把产生电场的电荷称为场源电荷；把电场对电荷的作用力称为电场力。本章只研究静止场源电荷在其周围产生的电场，即静电场(electrostatic field)。 一、电场 试探电荷： 放入电场中探测电场性质的电荷。 场源电荷（源电荷）： 产生电场的电荷。 试探电荷的电量应足够小，使得它被放入电场后不会明显影响原有电场的分布;另外，它的体积也应足够小，这样才能方便研究电场中各点的情况。 电场的基本性质之一是对放人其中的电荷有作用力，因此我们可以通过这一性质来研究电场。 二、电场强度 1.如图所示，把两个带电量均为+q的试探电荷分别放置在电量为+Q的固定小球两边，且使它们与固定小球间距离不相等，观察两个试探电荷在电场不同位置受到的电场力是否相同. 观察与思考 2.移动电量为+Q的固定小球，使它处于两试探电荷的正中央，再给两个试探电荷分别带+q和+2q的电量，如图所示，比较它们受到的电场力 3.保持试探电荷的电量及位置不变，改变固定小球所带的电量，观察实验现象 实验现象表明了什么? 观察与思考 同一试探电荷放在电场中的不同位置时，它受到电场力的大小和方向一般并不相同，这表明电场中不同点的电场强弱不同；另一方面，电量不同的试探电荷在电场的同一点上受到电场力的大小不同 观察与思考 大量实验表明，在电场的同一点，电场力的大小F与试探电荷的电量q之比是恒定的，与试探电荷的电量无关，它只与场源电荷以及试探电荷在电场中的具体位置有关，也就是说F与q的比值反映了电场自身的某种性质. 1.定义：放入电场中某点处的试探电荷所受的静电力F与它的电荷量q之比，叫作电场在该点的电场强度，简称场强。 2.定义式： 3.单位：牛/ 库；即 N/C 4.方向：规定电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点受到的电场力的方向相同。（与负电荷的受力方向相反） 5.电场强度是矢量 6.物理意义：描述电场力的性质的物理量，在静电场中不随时间而变化。 （适用于任何电场） 电场强度 例1、电场中有一点P，下列说法中正确的有（ ） A.若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半 B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零 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点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向 C 场强由电场本身决定，与检验电荷大小、正负、有无都无关系，场强的方向与正的检验电荷的受力方向一致。 典例分析 例2 、 为了确定电场中P点的电场强度大小，用细丝线悬挂一个带负电荷的小球去探测。当球在P点静止后，测出悬线与竖直方向夹角为37°。已知P点场强方向在水平方向上，小球重力为4.0×10-3N。所带电量为0.01C，取sin37°= 0.6，求P点的电场强度的大小和方向？ 37 0 P — F mg F拉 E 解：对小球受力分析 由场强定义式得 方向水平向右 ＋ － 2.场强方向：以点电荷Q为球心，当Q为正电荷时电场方向沿半径向外； 当Q为负电荷时电场方向沿半径向内 Q—真空中点电荷的电量 r—某点到点电荷的距离 三、点电荷的电场 1.公式： 电场强度的叠加：如果在空间中同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和这叫作电场强度叠加原理。 P点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。 如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？ 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、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度： r>R，Q是整个球体所带的电荷量 例3. 如图所示，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。A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0.1m。 求电场中A点的场强大小？ 解：E＝E1cos 600＋E2cos 600 ＝2 E1cos 600 ＝2kQ1cos 600／r2 ＝2.7×104 N／C Q1 Q2 A E1 E2 E 典例分析 电场线： 电场线是画在电场中的一系列有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？ 四、电场线 + 各类典型的电场线分布 1.电场线总是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷； 2.电场线在电场中不相交； 3.在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，可以用电场线的疏密程度来表示电场强度的相对大小。 电场线的特点 规律总结 模拟电场线 演示 电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这种电场叫做匀强电场。 例4.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的(　　) 电荷的速度、加速度越来越大，故电荷一定向电场线密集的地方移动，所以A、B错误 电荷为负电荷，受力应该逆着电场线，故C正确，D错误 例5.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷(　　) A．应放在A点，Q＝2q　　 B．应放在B点，Q＝－2q C．应放在C点，Q＝－q D．应放在D点，Q＝q E1 E2 E0 +q 先将＋q、－q在O点产生的场强合成 因为＋q、－q与O点构成等边三角形，可求出合场强E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如图所示 要使O点合场强为零，放入的电荷Q在O点产生的场强必与E0等大反向 -q CD 电场 客观存在、特殊物质 电场强度 点电荷的电场 基本知识点 电场线 不是实际存在的线，只是用来形象地描述电场 课堂小结 1.电场强度的定义式为E=F/q，则（ ） A.它只适用于点电荷产生的电场 B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是不变的 C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比 D.场强方向与检验电荷的极性有关 B 适合任何形式的电场 与检验电荷无关，由场源电荷决定 跟踪练习 2.下列关于场强的说法中正确的是 ( ) A.公式E=F/q不只适用于真空中的电场 B.公式E=kQ/r2中的Q是放入电场中的试探电荷的电量 C.在一个以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的场强都相同 D.空间某点的电场强度E与放在该处的试探电荷所受的电场力F成正比，与试探电荷的电荷量q成反比 A Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$