第4节 点电荷的电场 匀强电场（教学课件）物理鲁科版2019必修第三册

第一章 静电力与电场强度 第4节 鲁科版2019 高中物理必修三 点电荷的电场 匀强电场 带电量为Q的点电荷形成的电场中，与之相距为r的A点，电场强度多大？方向如何？ +Q + A r q 设想在A点引入一个带正电的试探电荷，电量为q 则它所受到的电场力为： 方向：沿两者连线向外 根据电场强度定义，则Q在A点的场强： 方向：沿两者连线向外 F 一 点电荷电场 一、点电荷电场 1.描述： 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。 2.公式： 真空中点电荷形成的电场 3.适用范围： 若以Q为中心作球面，则球面上各点的电场强度的大小方向有什么特点？ 真空中点电荷电场决定式 一、点电荷电场 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,则：球面上各点的电场强度大小相等；若q是正电荷，则电场方向径向向外；若q是负电荷，则电场方向径向向内。 例题分析 1、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 P 例题分析 2、下列关于电场强度的两个表达式 和 的叙述，错误的是（　） A. 公式 是电场强度的定义式，适用于任何电场 B. 由 可知，电场中某点的电场强度与静电力成正比 C. 由 可知，到点电荷Q距离相等的各点电场强度大小相等 D. 由 可知，当r=0时，电场强度无限大 BD 与有无试探电无关 r=0，公式不再适用。 二 电场的叠加 二、电场的叠加 空间中如果存在多个场源电荷，要如何求电场中某点的电场强度？ +Q -Q E1 E2 E 等量同种电荷连线中垂线上某点的电场 A 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该电场在该点产生的电场强度的矢量和。 二、电场的叠加 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。 1：电场的叠加 +Q +Q E1 E1 E2 E2 E 等量异种电荷连线中垂线上某点的电场 1、如图，在真空中有相距0.1m两个点电荷 和，求电场中与两个点电荷的距离r=0.1m的A点的场强？ k＝9.0×109N·m2/C2 例题分析 Q2 A Q1 E1 E2 E r=0.1m 分别做出Q1、Q2在A点的场强方向。据矢量叠加的平行四边形定则，可知： 方向：水平向右 2、如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度。 例题分析 a Q E1 E2 E 四个电荷的电荷量相等，两对对角线的电荷分别是一对等量异种点电荷，在交点处电场强度的方向指向负电荷，且大小相等，如图，则合场强的方向竖直向下。任意一对等量异种点电荷的合场强： 例题分析 3、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？ 二、电场的叠加 2、电偶极子 （1）定义：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。 （2）特点： ①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。 ②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。 ③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。 ④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。 4、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： 例题分析 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。 1、定义： 三、匀强电场 电场线平行且等距 例题分析 5、如图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 例题分析 6、如图所示，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。 mg qE T 受力分析如图，由平衡关系可得 E 方向：水平向左 讨论 若小球仍处于平衡状态。求匀强电场的最小值和方向。 作业 $$