河北师大附中高二物理电场全章精品课件集锦选修三13.3 电场线13.3 电场线.ppt

13 3电场线 第十三章电场 河北师大附中李喜昌 第一课时电场线 怎样描述电场各点的强弱程度和方向呢 用电场强度这个物理量 电场强度的数值表示该点电场的强弱程度 正试探电荷所受电场力的方向表示该点电场的方向 用电场强度表示电场的强弱和方向有什么优点和缺点呢 缺点如何克服 优点是准确 缺点是不够形象和直观 英国物理学家法拉第首先提出了用图线来形象地描述电场 这就是电场线 在数学上表示函数关系 用解析式表示有什么优点和缺点 缺点如何克服 优点是准确 缺点是不够形象和直观 引入图像法 图像法形象直观 但不够准确 回首往事 一 电场线 1 引入目的 为了反映和描述抽象的电场而引入形象的电场线 2 电场线的物理意义 在电场中画出一些曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致 并使线的疏密表示场强的大小 这样的曲线叫做电场线 用几何方法形象 定性地描述电场的强弱和方向 电场虽然抽象但它是客观物质 电场线虽然形象但它是主观想象 带电 为什么 静电斥力 形状大致显出电场线的分布 二 几种常见的带电体周围的电场线分布 1 正点电荷的电场线的空间分布 从正电荷出发延伸到无限远 正点电荷的电场线分布的平面图 起始于正电荷 终止于无穷远处 在以正点电荷为球心的球面上 电场线疏密相同 但切向各不相同 球面半径越大 球面上电场线分布越疏 像太阳光芒四射 发散状中心对称图形 2 负点电荷的电场线的空间分布 从无限远处延伸到负电荷 会聚状中心对称图形 负点电荷的电场线分布的平面图 起始无穷远处 终止于负电荷 在以负点电荷为球心的球面上 电场线疏密相同 但切向各不相同 球面半径越大 球面上电场线分布越疏 像黑洞把周围物体全吸进来 3 两个等量异种点电荷的电场线的空间分布 从正电荷出发到负电荷终止 两个等量异种点电荷的电场线分布的平面图 相吸状 像灯笼一样和谐对称 起始于正电荷 终止于负电荷 两点电荷连线的中垂线上 电场线方向均与中垂线垂直 等量异种点电荷连线上以中点电场线最疏 中垂线上以中点的电场线最密 两点电荷的连线上或中垂线上到两点电荷连线中点等距离处各点的电场线疏密相同 切向同向 像条形磁铁的磁感线 关于两电荷连线和中垂线的轴对称图形 4 等量同种电荷的电场线的空间分布 从正电荷出发延伸到无限远 或从无限远延伸到负电荷 等量同种电荷的电场线分布的平面图 相斥状 两军对垒排兵布阵完毕 起始于正电电荷 终止于无穷远处 在中垂线上从两电荷连线中点到无穷远 电场线先变密后变疏 等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的电场线疏密相同 切向相反 关于两电荷连线和中垂线的轴对称图形 5 正点电荷与带负电金属板间的电场线的空间分布 正点电荷与带负电金属板间的电场线分布的平面图 相吸状 天女散花垂柳 起始于正电荷 终止于负电荷 电场线与金属板的表面处处垂直 关于点电荷到金属板的垂线为对称轴的轴对称图形 6 带等量异种电荷平行金属板间的电场线的空间分布 带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布的平面图 起始于正电荷 终止于负电荷 除边缘外 两个金属板之间的电场线疏密均匀 切向相同 为平行等距同向直线 株距行距都相等的树林 两个异名磁极之间的磁感线 1 定义 在电场的某一区域里 如果各点的场强的大小和方向都相同 这个区域的电场线就叫做匀强电场 2 匀强电场的电场线特征 匀强电场的电场线是距离相等的互相平行的直线 3 匀强电场的形成 两块靠近的平行金属板 它们的大小相等 并且正对 分别带等量的正电和负电的时候 它们之间的电场就是匀强电场 三 匀强电场 特别注意 带电量为q的电荷在匀强电场中各处受电场力为f qe 由于e大小和方向处处相等 所以f为恒力 几种典型电场的电场线分布 正电荷 负电荷 等量异种电荷 种等量同电荷 点电荷与带电平行板的电场线分布 四 电场线的特点 电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向 电场线的疏密程度表示场强的相对大小 电场线不是真实存在的 是形象地描述电场的假想的线 电场线是不封闭的曲线 它起始于带正电的场电荷或无穷远处 终止于负电荷或无穷远处 电场线不会在没有电荷的地方中断 静电场中任意两条电场线都不相交 静电场中任意两条电场线也不相切 仅在电场力作用下 电场线一般不是电荷的运动轨迹 小试牛刀 1 某电场中的几条电场线 带负电的点电荷q在a点受电场力方向如图所示 1 试在图中画出电场线走向 理解电场线的物理意义 电场线的疏密表示电场强度的大小 电场线某点的切线方向表示该点的电场强度的方向 从右向左 ea eb a点 2 试比较ea eb的大小 3 若分别在a b两点放上等量异种的点电荷 则点电荷在哪点受力较大 2 如图所示 ab是某电场中的一条电场线 在电场线上p处自由释放一个负试探电荷时 它沿直线向b点处运动 对此现象下列判断中正确的是 不计电荷重力 a 电荷向b做匀加速运动b 电荷向b做加速度越来越小的运动c 电荷向b做加速度越来越大的运动d 电荷向b做加速运动 加速度的变化情况不能确定 答案 d 会根据给出的一条直线电场线 分析场强的变化情况 判断带电粒子的电性 对带电粒子进行受力分析和运动分析 这条直线电场线可能是孤立正 负点电荷电场中的一条电场线 也可能是等量异种电荷电场中的一条电场线 还可能是匀强电场中的的一条电场线 必须全面分析问题 3 如图所示 图甲中ab是点电荷电场中的一条电场线 图乙则是放在电场线上a b处的试探电荷所受电场力大小与电量间的函数图线 由此可以判定 a 若场源是正电荷 位置在a侧b 若场源是正电荷 位置在b侧c 若场源是负电荷 位置在a侧d 若场源是负电荷 位置在b侧 ac 因为f qe 所以f q图像的斜率表示电场强度的大小 由于a的斜率大于b的斜率 因此a点场强大于b点场强 电场线分布从左向右由密变疏 已知此电场线是点电荷电场中的一条电场线 故场源电荷不管正负一定在a侧 牢记正点电荷 负点电荷 两等量同种电荷 两等量异种电荷 点电荷与金属板形成的电场及匀强电场这六种常见的电场的等势面的分布 4 如图所示 在a点由静止释放一个质量为m 电荷量为q的带电微粒 微粒到达b点时速度恰好为零 设ab所在的电场线方向竖直向下 则 a 带电粒子带负电b 从a到b 电场力对带电微粒做负功c b点场强大于a点场强d a点场强大于b点场强 答案 abc 受力分析 带电微粒受重力和电场力 运动分析 带电微粒先加速 后减速 重力跟电场力反向 电场力方向竖直向上 微粒带负电 从a到b电场力做负功 电场力先小于重力 后大于重力 重力恒定 电场力不断增大 电量不变 电场强度不断增大 力和运动的关系问题 5 图中实线是一簇由正点电荷产生的电场线 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 带电粒子在从a到b的运动过程中只受电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 a 带电粒子的电性b 带电粒子在a b两点的受力方向c 带电粒子在a b两点的速度方向d 带电粒子在a b两点的速度何处较大 答案 abcd 先画出入射点的轨迹切线 即画出初速度的方向 再根据轨迹的弯曲方向确定电场力的方向 进而利用力学研究的方法来解决有关问题 会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹 分析推断有关问题 6 如图所示 两个等量的异种电荷相隔一定的距离 mn是它们连线的中垂线 试比较中垂线上a b c各点场强的大小 试比较a b c各点的场强方向 等量异种点电荷连线上以中点场强最小 沿连线向两个异种电荷靠近 电场强度不断增大 中垂线上以中点的场强最大 沿中垂线从中点到无限远处 电场强度不断减小 答案 1 ea eb ec 2 均垂直于中垂线向右 等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同 7 a b为两个带等量正电荷的固定的小球 o为ab连线的中点 如图所示 c d为中垂线上的两对称点且离o点很近 若在c点由静止释放一个电子 关于电子的运动 以下叙述正确的有 a 在c o的过程中 做匀加速运动b 在c