教科版选修31 1.3 电场 电场强度和电场线 课件（33张）.pptx

第一章静电场 第3节电场电场强度和电场线 1 知道电荷相互作用是通过电场发生的 知道电场是客观存在的一种特殊的物质形态 2 理解电场强度的概念和定义 并能用电场强度的定义进行有关的计算 知道电场强度是矢量 知道电场强度的方向是怎样规定的 3 能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算公式 并能用此公式进行有关的计算 4 知道电场叠加求合场强时用平行四边形定则 一 电场 万有引力 超距作用 既不需要媒介 也不需经历时间 而是超越空间直接发生的作用力 静电力像万有引力一样 也是一种超距力 超距作用观点不可避免地具有一种神秘色彩 与人类的理智和科学追求不符 19世纪30年代 法拉第提出 在电荷的周围存在着由它产生的电场 处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的 电荷 电荷 电场以及磁场已被证明是客观存在的 并且是互相联系的 统称为电磁场 变化的电磁场以有限的速度 光速 在空间传播 它和由分子 原子组成的实物一样具有能量 质量和动量 因而场与实物是物质存在的两种不同形式 本章只讨论静止电荷产生的电场 称为静电场 二 电场强度 电场的基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 电场的强弱是与位置有关的 实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的 称为试探电荷或检验电荷被检验的电场是电荷q所激发的 所以电荷q称为场源电荷或源电荷 怎样来描述电场的强弱呢 能否用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱 不同电荷量的试探电荷 即使在电场中的同一点 受到的静电力也不相同 试探电荷在电场中某点受到的力f很可能与试探电荷的电荷量q成正比 e是比例常数 与q无关 f eq 实验表明 试探电荷在电场中某个位置所受的力 的确与试探电荷的电荷量成正比 在电场的不同位置 比例常数e一般说来是不一样的 4 方向 电场强度是矢量其方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同 跟负电荷在该点所受的静电力的方向相反 比值定义法 1 电场强度 放入电场中某点的电荷所受的力f与它的电荷量q的比值 叫做这点的电场强度 2 公式 e f q 3 单位 牛每库 n c 伏每米 v m 1v m 1n c 三 研究点电荷的电场 点电荷是最简单的场源电荷 它激发的电场有什么特点呢 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 式中q是场源电荷大小 正点电荷的电场 负点电荷的电场 四 电场强度的叠加 电场强度的叠加 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 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 如果场源电荷不只是一个点电荷 那么电场强度又是多少呢 场强的叠加 一个半径为r的均匀带电球体 或球壳 在外部产生的电场 与一个位于球心的 电荷量相等的点电荷产生的电场相同 球外各点的电场强度 r r q是整个球体所带的电荷量 五 电场线 电场线 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线 曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向 我们可以用什么方法来形象地描述电场呢 等量异种电荷的电场线 等量同种电荷的电场线 演示实验 模拟电场线 1 电场线总是从正电荷或无限远出发 终止于无限远或负电荷 2 电场线在电场中不相交 3 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线较密 电场强度较小的地方电场线较疏 可以用电场线的疏密程度来表示电场强度的相对大小 电场线是电场中实际存在的线吗 电场线的特点 六 匀强电场 电场中各点电场强度的大小相等 方向相同 这种电场叫做匀强电场 由e kq2 r2知球面上各点的场强大小相等方向不同 由e kq2 r2知与距离有关 例1 关于电场 下列叙述正确的是 a 以点电荷为圆心 r为半径的球面上 各点的场强都相同b 正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大c 电场中某点放入试探电荷q 该点的场强e f q 取走q后 该点场强不变d 电荷所受电场力很大 该点电场强度一定很大 场强的分布由场源电荷自身决定 在电场中某一点放入一试探电荷q 那么q越大 f越大 而f q这一比值将不变 故d错误 例1 关于电场 下列叙述正确的是 a 以点电荷为圆心 r为半径的球面上 各点的场强都相同b 正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大c 电场中某点放入试探电荷q 该点的场强e f q 取走q后 该点场强不变d 电荷所受电场力很大 该点电场强度一定很大 例2 一负电荷从电场中a点由静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到b点 它运动的速度 时间图象如图所示 则a b两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的 电荷的速度 加速度越来越大 故电荷一定向电场线密集的地方移动 所以a b错误 电荷为负电荷 受力应该逆着电场线 故c正确 d错误 例3 ab和cd为圆上两条相互垂直的直径 圆心为o 将电量分别为 q和 q的两点电荷放在圆周上 其位置关于ab对称且距离等于圆的半径 如图所示 要使圆心处的电场强度为零 可在圆周上再放一个适当的点电荷q 则该点电荷 a 应放在a点 q 2qb 应放在b点 q 2qc 应放在c点 q qd 应放在d点 q q e1 e2 e0 q 先将 q q在o点产生的场强合成 因为 q q与o点构成等边三角形 可求出合场强e0方向水平向右 大小e0 e1 e2 如图所示 要使o点合场强为零 放入的电荷q在o点产生的场强必与e0等大反向 q 例4 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场 其电场强度为e 在该匀强电场中 用丝线悬挂质量为m的带电小球 丝线跟竖直方向成 角时小球恰好平衡 小球与负极板距离为b 如图所示 请问 1 小球带电荷量是多少 2 若剪断丝线 小球碰到金属板需多长时间 mg qe t 对小球受力分析 例4 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场 其电场强度为e 在该匀强电场中 用丝线悬挂质量为m的带电小球 丝线跟竖直方向成 角时小球恰好平衡 小球与负极板距离为b 如图所示 请问 1 小球带电荷量是多少 2 若剪断丝线 小球碰到金属板需多长时间 b 适合任何形式的电场 与检验电荷无关 由场源电荷决定 训练巩固 1 电场强度的定义式为e f q 则 a 它只适用于点电荷产生的电场b 无论检验电荷的q值如何变化 f与q的比值对电场中同一点来讲是不变的c 电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比d 场强方向与检验电荷的极性有关 2 下列关于场强的说法中正确的是 a 公式e f q不只适用于真空中的电场b 公式e kq r2中的q是放入电场中的试探电荷的电量c 在一个以点电荷q为中心 r为半径的球面上 各处的场强都相同d 空间某点的电场强度e与放在该处的试探电荷所受的电场力f成正比 与试探电荷的电荷量q成反比 a 3 两个固定的异号点电荷 电量给定但大小不等 用e1和e2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小 则在通过两点电荷的直线上 e1 e2的点 a 有三个 其中两处合场强为零b 有三个 其中一处合场强为零c 只有两个 其中一处合场强为零d 只有一个 该处合场强不为零 c 4 下列关于电场线的几种说法中 正确的是 a 沿电场线方向 场强必定越来越小b 在复杂电场中的电场线是可能相交的c 点电荷在电场中的运动轨迹一定跟电场线相重合d 电场线越密的地方 同一检验电荷所受的电场力就越大 d 5 如图所示 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表示a b两点电场强度的大小 则 a