高中物理第一章静电场3电场强度课件新人教版选修3_1

3电场强度 1 知道电荷间的相互作用是通过电场发生的 知道电场是客观存在的一种物质形态 2 理解电场强度的概念 掌握电场强度的定义式 会根据电场强度的定义式进行有关的计算 知道电场强度是矢量及电场强度的方向是怎样规定的 3 知道电场线的概念 了解几种典型电场的电场线分布特点 4 能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷电场强度的表达式 并能用此公式进行有关的计算 5 知道电场的叠加原理 并会应用这个原理进行简单计算 1 电场 1 概念 电荷的周围存在着一种特殊的物质 这种物质看不见 摸不着 我们把这种物质叫作电场 静止的电荷在周围空间产生的是静电场 它的分布不随时间改变 2 电场最明显的特征就是对放入其中的电荷有力的作用 电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的 电场是假想出来的 实际上不存在 对吗 提示 不对 电场是物质 是客观存在的 2 电场强度 1 两个电荷的概念 场源电荷 激发电场的电荷称为场源电荷 任何电荷均能激发电场 检验 试探 电荷 用来探测电场是否存在或研究电场的强弱及方向的电荷称为检验电荷 检验电荷的特点是所带的电荷量必须很小 放入被研究的电场时 应该对原电场不产生影响 4 电场线 1 画法 在电场中画出一些曲线 从正电荷或无限远出发到无限远或负电荷终止的一系列曲线 2 表示方法 电场线上任一点的电场强度方向就在该点的切线方向上 电场线的疏密大致表示电场强度的大小 5 匀强电场如果电场中各点电场强度的大小相等 方向相同 这样的电场叫作匀强电场 只给出一条直的电场线 能否确定是哪种电场的电场线 提示 不能 因为一个孤立的正 或负 点电荷的电场 等量异种电荷电场 等量同种电荷电场 匀强电场中都能找到直的电场线 2 对电场线的理解 1 电场线不存在 电场线是为了形象描述电场而假设的 是一种科学抽象出来的物理模型 2 电场线能描述电场的强弱和方向 电场线的疏密程度表示电场强弱 电场线上某点的切线方向表示这一点的电场方向 3 电场线不相交 不相切 因为电场中某点的电场强度方向沿电场线的切线方向 若电场线能相交 那么交点处就会出现两条切线 这时的电场强度就失去了方向的唯一性 所以电场线不相交 电场线也不能相切 在切点虽然满足了电场强度的唯一方向 但从疏密程度的角度出发 又是不合理的 电场线相切意味着无限稠密 表明电场强度无限大 但电场强度无限大的电场不存在 4 电场线不是带电粒子的运动轨迹 物理学上规定电场线上每点的切线方向为该点的电场强度方向 也是正电荷在该点受电场力产生的加速度方向 与负电荷受力方向相反 运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹 径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向 在力学的学习中我们就已知道 物体运动速度的方向和它的加速度方向是两回事 不一定相同 因此 电场线与运动轨迹不能混为一谈 不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹 特别提醒电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件 1 电场线是直线 2 带电粒子只受静电力作用 或受其他力但合力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 两电荷连线的中垂线上 各点的电场强度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点的电场强度最大 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的电场强度大小相等 方向相同 如图所示 两电荷的连线上 各点电场强度的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷 O点的电场强度最小 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与它关于O点对称的点d的电场强度相同 如图所示 两电荷连线的中垂线上 O点和无穷远处的电场强度均为零 所以在中垂线上 由O点开始 沿中垂线向两边电场强度先变大 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的电场强度大小相等 方向相反 如图所示 两电荷的连线上 每点电场强度的方向由该点指向O点 大小由电场强度为零的O点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的电场强度大小相等 方向相反 如图所示 特别提醒场的叠加只是解决问题的一种方法 上述问题中 空间存在的电场是几个电荷共同产生的 千万不要以为电场线在这里是可以相交的 类型一 类型二 类型三 类型四 类型一 类型二 类型三 类型四 类型一 类型二 类型三 类型四 类型一 类型二 类型三 类型四 答案 1 1 0 10 8N方向沿MO指向Q1 2 100N C方向沿OM连线背离Q1 3 100N C方向沿OM连线背离Q1 4 M点电场强度大 类型一 类型二 类型三 类型四 电场强度的叠加 例2 在x轴上有两个点电荷A B A带正电荷Q1 B带负电荷Q2 且Q1 2Q2 用E1和E2分别表示两个电荷所产生的电场强度的大小 则在x轴上 A E1 E2的点只有一处 该点电场强度矢量和为0B E1 E2的点共有两处 一处电场强度矢量和为0 另一处电场强度矢量和为2E2C E1 E2的点共有三处 其中两处电场强度矢量和为0 另一处电场强度矢量和为2E2D E1 E2的点共有三处 其中一处电场强度矢量和为0 另两处电场强度矢量和为2E2 类型一 类型二 类型三 类型四 类型一 类型二 类型三 类型四 题后反思场的叠加是一种解决问题的方法 相当于等效替代 该点的实际电场强度等于几个电荷单独存在时产生的电场强度的矢量和 类型一 类型二 类型三 类型四 如图所示 A为带正电荷Q的金属板 沿金属板的垂直平分线在距离板r处放一质量为m 电荷量为q的小球 小球受水平向右的静电力作用而偏转 角后静止 设小球用绝缘细线悬挂于O点 求小球所在处的电场强度 类型一 类型二 类型三 类型四 类型一 类型二 类型三 类型四 类型一 类型二 类型四 类型三 如图所示 一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有 Q的电荷 球心O处电场强度为零 现在球壳上M处挖去半径为r r R 的一个小圆孔 则此时球心O处的电场强度大小为多少 方向如何 已知静电力常量为k 点拨 未挖出小圆孔时 由球对称性知 叠加的合电场强度为零 挖出小圆孔后 由对称性 电场强度可看成是由与M对称处的电荷产生的 类型一 类型二 类型四