高中物理 第1章 第3节电场强度课件 粤教版选修31 .ppt

第三节电场强度 精彩回眸 一 电场1 电场的产生 电荷周围存在的一种特殊物质 电荷间的相互作用是通过 发生的 2 电场的基本性质 对放入电场中的 有力的作用 3 静电力 电场对放入其中的电荷有力的作用 这种力叫做 知识梳理 电场 电场 电荷 静电力 二 电场的描述1 试探电荷定义 放入电场中探测 性质的电荷 2 电场强度 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值 2 定义式 e 在国际单位制中 电场强度的单位为 适用于 电场 电场 静电力 电荷量 v m或n c 静 3 方向 电场中某点的电场强度的方向与 电荷在该点受到的静电力的方向相 与 电荷在该点受到的静电力的方向相 4 物理意义 描述电场 和静电力的物理量 5 场强是矢量 场强的合成遵守 定则 正 同 负 反 强弱 方向 平行四边形 3 点电荷的场强 1 公式 q为真空中点电荷的带电荷量 r为该点到点电荷q的距离 2 方向 若q为正电荷 场强方向沿q和该点的连线指向该点 若q为负电荷 场强方向沿q和该点的连线指向q 3 适用条件 真空中的点电荷 4 匀强电场电场中各点的场强 和 都相同 带电平行金属板间的电场为匀强电场 方向与金属板垂直 5 电场的叠加原理如果在空间同时存在多个点电荷 这时在空间某一点的场强等于各个电荷 存在时在该点产生的场强的 和 大小 方向 单独 矢量 三 电场线1 电场线是画在电场中的一条条有 的曲线 曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向 2 电场线的特点 1 电场线从正电荷或无限远出发 终止于 2 电场线在电场中不 不 这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向 3 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线较 电场强度较小的地方电场线较 因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小 方向 无限远或 负电荷 相交 闭合 密 疏 4 几种常见电场的电场线如图1 3 2所示 图1 3 2 思考 电场线是否真的存在 为什么在电场中电场线不相交 答案 电场线是假想出来描述电场的工具 它的切线方向表示电场的方向 如果两条电场线相交 就有两个方向的切线 而同一点的电场方向是确定的 不可能出现这种情况 对电场强度的理解及计算 例1 场源电荷q 2 10 4c 是正点电荷 检验电荷q 2 10 5c 是负点电荷 它们相距r 2m 且都在真空中 如图1 3 3所示 求 1 q在该点受的静电力 2 q所在的b点的场强eb 图1 3 3 3 只将q换为q 4 10 5c的正点电荷 再求q 在b点的受力及b点的场强 4 将检验电荷移去后再求b点场强 答案 1 9n 方向在a与b的连线上 且指向a 2 4 5 105n c 方向由a指向b 3 18n 方向由a指向b4 5 105n c 方向由a指向b 4 4 5 105n c 方向由a指向b 在真空中o点放一个点电荷q 1 0 10 9c 直线mn通过o点 om的距离r 30cm m点放一个点电荷q 1 0 10 10c 如图1 3 4所示 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两点的场强哪点大 图1 3 4 5 如果把q换成电荷量为 1 0 10 9c的点电荷 情况又如何 1 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 这种关系叫做电场强度的叠加 因电场强度是矢量 所以满足平行四边形定则 例如 图1 3 5中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 电场强度的叠加 图1 3 5 2 比较大的带电体的电场 可把带电体分做若干小块 每小块看成点电荷 用点电荷电场叠加的方法计算 3 同一直线上的两个场强的叠加可简化为代数和 例2 如图1 3 6所示 真空中带电荷量分别为 q和 q的点电荷a b相距r 则图1 3 6 1 两点电荷连线的中点o的场强多大 2 距a b两点都为r的o 点的场强如何 题后反思在等量异种电荷连线的垂直平分线上 中点的场强最大 两边成对称分布 离中点越远 场强越小 场强的方向都相同 都是从正电荷指向负电荷的方向 如图1 3 7所示 ac bd为圆的两条互相垂直的直径 圆心为o 将带有等量电荷q的正 负点电荷放在圆周上 它们的位置关于ac对称 要使圆心o处的电场强度为零 可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷 q 则该点电荷 q应放在 a a点b b点c c点d d点 图1 3 7 答案 d 由电场的叠加原理和对称性可知 q q在o点的合场强方向应沿od方向 要使o点的合场强为零 放上的电荷 q在o点的场强方向应与 q q在o点的合场强方向相反 所以d正确 电场线及其应用 图1 3 8 2 两个等量点电荷的电场线 图1 3 9 3 匀强电场匀强电场中的电场线是疏密均匀 方向相同 相互平行的直线 所以匀强电场中各点的场强大小和方向都相同 2 电场线与运动轨迹电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线 曲线上某点的切线方向规定为该点的场强方向 也是该点正电荷产生加速度的方向 而运动轨迹是带电粒子在电场中运动的径迹 径迹上每点的切线方向是粒子的速度方向 速度方向和加速度方向不是一回事 二者不一定相同 因此不能将电场线和运动轨迹混为一谈 只有下列几种情况同时具备时 电场线才和运动轨迹重合 电场线是直线 仅受电场力作用 初速度为零或与电场线平行 例3 双选 如图1 3 10所示 带箭头的直线是某一电场中的一条电场线 在这条直线上有a b两点 用ea eb分别表示两处的场强大小 则 a a b两点场强方向相同b 由于电场线从a指向b 所以ea ebc 由于电场线是直线 所以ea ebd 由于不知a b两点附近的电场线的分布情况 故ea eb的大小关系不确定 图1 3 10 解析 在电场中 电场线分布越密集 则该区域内场强越大 电场线分布越稀疏 则场强越小 图中只给定一条电场线 无法了解该区域内电场线的疏密情况 a b两点附近区域的电场线分布可能有如图所示的三种情况 因此a b两点场强大小关系不确定 答案 ad 题后反思从电场线的分布了解场强大小 从其分布的疏密程度来分析 而不是从电场线方向等因素来分析 在处理过程中要逐步形成牢固的认识 另外 这种将抽象的物理模型转化为形象的物理模型 化难为易 化繁为简的方法值得在以后学习中迁移 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场 图1 3 11为点电荷a b所形成电场的电场线分布图 以下说法正确的是 图1 3 11a a b为异种电荷 a带电荷量大于b带电荷量b a b为异种电荷 a带电荷量小于b带电荷量c a b为同种电荷 a带电荷量大于b带电荷量d a b为同种电荷 a带电荷量小于b带电荷量 例4 一点电荷从电场中的a点运动到b点 径迹如图1 3 12中虚线所示 不计粒子所受重力 则下列说法中不正确的是 a 粒子带正电b 粒子加速度逐渐减小c a点的场强大于b点场强d 粒子的速度不断减小 综合 拓展 提高 图1 3 12 解析 从题图中知 a点的场强应大于b点的场强 粒子