高中物理选修3电场强度.ppt

3 电场强度,第一章 静电场,,脚踢球，脚对球的力直接作用在球上，狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的，两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用是通过什么作用呢？,例如： 接触力:压力,支持力,拉力和摩擦力等 非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等,物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压， 有的则不需要。,万有引力的传递是通过万有引力场 ，磁力的传递是通过磁场。,分析,+,两电荷间相互作用时不直接接触，和万有引力一样也是通过别的物质作用的，这就是电场。,,一电场,B电荷,法拉第认为电荷周围存在一种特殊的物质 -电场,电荷A对电荷B的作用，实际上是A的电场对B的作用 电荷B对电荷A的作用，实际上是B的电场对A的作用,一电场,1、电荷间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发生的，电荷的周围都存在电场。,电场最明显的特征是对放入其中的电荷有力的作用。,2、特殊性：电场不同于生活中的常见物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加。,我们怎样研究电场？,,思考,上节的实验，小球受到的电场力的大小和方向与什么有关？,电荷受到的静电力的大小与电荷所处的位置有关，表明电场强弱与位置有关。,研究方法,确定研究对象：静止的电荷产生的电场（场源电荷）,研究要点：电荷受力,认识电场,（试探电荷）,,试探电荷,试探电荷（检验电荷）：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的带电小球。,源电荷,试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小，对金属球A上的电荷分布不产生明显的影响，从而原来的电场不因试探电荷的出现有明显的变化。,推演,q,+Q,可否直接用试探电荷受到的电场力大小来表示电场强度？,,把一个很小的试探电荷q放入电场，它在电场中的 某个位置受到的静电力是F,另一个同样的电荷在同 一位置受到的静电力一定也是F；假如两个这样的 电荷都在这里，它们总的电荷量是2q，它们受到 的力很可能就是2F,三个这样的电荷就是3F 虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小 来比较各点的电场强弱，但电场力还和电荷的电量 有关，所以不能直接表示。,实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷的电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱,二电场强度E,1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。E=F/q,2.单位：伏/米(v/m) 1伏/米=1牛/库,3.方向：物理学中规定电场中某点正电荷受力的方向为该点场强方向（矢量）,4.理解： （1）它能反映电场力的性质，与放入的电荷无关，由电场本身决定。,（2）知道某点场强E，任意电荷q受力：F=Eq,问题练习1,,三点电荷的电场强度,1.点电荷场强大小：,2.场强方向：,正点电荷电场方向背离电荷负点电荷电场方向指向电荷中心,3.适用条件：,E=,电场强度的大小只由源电荷和场点到场源的距离来决定的。,真空中点电荷,,定义式，适用于一切电场,仅对点电荷的电场适用,q是检验电荷，E与q无关,Q是场源电荷，E与Q成正比,思考,如下图，如何求P点的电场强度？,+ Q,- Q,P,r,r,r,电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则,四电场强度的叠加,,,练习1,1下列说法中正确的是( ) A.电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比 B.电场中某点的场强等于F/q，但与试探电荷的受力大小及带电量无关 C.电场中某点的场强方向即正试探电荷在该点的受力方向 D.公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的,BC,练习2,2下列说法中正确的是： 场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量 场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量 C、在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中kq2/r2是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，此场对q1作用的电场力F=q1kq2/r2，同样kq1/r2是电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强的大小，此场对q2作用的电场力F=q2kq1/r2 D、无论定义式E=F/q中的q值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变,ACD,,特点,电场线起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）,电场线上某点的切线方向即是该点的场强方向,电场线不相交、不闭合,电场线密的地方场强大、疏的地方场强小,五电场线,为了直观描述电场，在电场中画上有方向的曲线,常见电场线,研究以下场的特点,A,B,练习：4、5,3、在真空中o点放一个点电荷Q=+1.010-9c,直线MN通过o点，oM的距离r=30cm，M点放一个点电荷q=-1.010-10c求： （1）q在M点受到的作用力 （2）M点的场强 （3）拿走q后M点的场强 （4）M、N两点的场强哪点的大？ o M N,Q,q,六、电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较,七、电场线认识的两个误区 (1)误认为电场线客观存在电场中实际并不存在电场线，电场线是形象描述电场的有效工具，用虚拟的图线描述抽象的物理概念的做法是科学研究中一种重要的思想方法 (2)误认为电场线就是电荷的运动轨迹,八、电场线与带电粒子运动轨迹重合必备的条件 (1)电场线是直线； (2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在直线； (3)带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线,特点：,a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线 b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行,九匀强电场,,十、两点电荷连线和中垂线上电场强度分布特点 1等量异种电荷 (1)两电荷连线的中垂线上：各点的场强方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的场强最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相同(如图131所示),图131,(2)两电荷的连线上：各点场强的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的场强最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；两电荷的连线上，任一点c与关于O点对称点d的场强相同(如图131所示) 2等量同种正电荷,图132,(1)两电荷的连线的中垂线上：O点和无穷远处的场强均为零，所以在中垂线上，由O点的零场强开始，场强先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相反(如图132所示) (2)两电荷的连线上：在两电荷的连线上，每点场强的方向由该点指向O点，大小由O点的场强为零开始向两端逐渐变大；任意一点c与该点关于O点的对称点d的场强大小相等，方向相反，如图132所示,即时应用(即时突破，小试牛刀) 4(2011年金华模拟)把质量为m的正点电荷q从电场中静止释放，在它运动的过程中，如果不计重力，下面说法正确的是( ) A点电荷的运动轨迹必定和电场线重合 B点电荷的速度方向，必定和所在点的电场线的切线方向一致 C点电荷的加速度方向，必定和所在点的电场线的切线方向垂直 D点电荷的受力方向，必定和所在点的电场线的切线方向一致,D,即时应用(即时突破，小试牛刀) 5.(2011年苏锡常镇四市调研)如图133所示，M、N为两个等量的同种正点电荷，在其连线的中垂线上的P点放置一个静止的点电荷q(负电荷)，不计重力，下列说法正确的是( ),图133,A点电荷在从P到O的过程中， 加速度越来越大，速度也越来越大 B点电荷在从P到O的过程中， 加速度越来越小，速度越来越小 C点电荷运动到O点时加速度为零， 速度达到最大值 D点电荷超过O点后，速度越来越小 ，加速度越来越大，直到速度为零,C,6、如图为一条电场线，下列说法正确的是： （ ） A、EA一定大于EB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 EA=EB C、A点电场方向一定由A指向B D、AB两点的场强方向不能确定,C,A,B,B,7、正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（ ）,A,B,C,D,P,Q,P,Q,P,Q,C,8、如图139所示，用30 cm的细线将质量为4103 kg的带电小球P悬挂在O点下，当空中有方向为水平向右，大小为1104 N/C的匀强电场时，小球偏转37后处在静止状态(g取10 N