31-1.3电场、电场强度

,1.3、电场、电场强度,复习,两个点电荷电量分别为+4Q、-Q，固定在相距为L的两点，在何处放一个什么样的第三点电荷可使第三点电荷保持静止？,在两点电连线延长线上Q的一侧，距Q为x=L处,与第三个电荷电量无关，而且不接触，如何施加力,？,电荷A,场,电荷B,两个电荷之间的相互作用力是通过电场实现的。,任何一个电荷在其周围空间产生电场，另一个电荷处在它产生的电场中，另一个电荷受到电场对它的作用力称为电场力。,电场客观存在于带电体周围的一种看不见摸不着的物质，它对放于其中的电荷有力的作用。,静止的电荷产生的电场是静电场。（本章研究）,1、电场,电,为了认识电场，找到描写电场性质的物理量，在此先引入两个基本概念：场电荷和检验电荷。,场电荷产生电场的电荷。也叫场源电荷。,检验电荷放在我们所研究的电场中，用来检验该电场的性质的电荷。也叫试探电荷,检验电荷必须具备的条件：,（1）点电荷；,（2）电量足够小，,研究方法：看试探电荷在场源电荷的电场中受力,（1）将同一个检验电荷q，分别放在电场中的不同点，它所受的电场力的大小和方向一般不同的,同一电场中不同点的性质不同，电场在空间有分布,（2）集中研究电场中的某一点P。放入不同q,这个比值不随检验电荷电量变化，说明它与检验电荷无关，可以用来描写电场中该点的性质.电场强度,场源电荷,检验电荷,2、电场强度,（1）定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强。,（2）定义式：,（3）国际单位：牛/库（N/C）或伏/米（V/m）,（4）电场强度是矢量：,规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向，跟负电荷在该点所受电场力的方向相反,+Q,+q,A,FA,EA,+Q,-q,A,FA,EA,根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。,物理学中规定：电场中某点的场强度方向跟正电荷在该点所受的电场力方向相同。,（）电场强度是矢量,（5）物理意义：,反映电场本身的性质（电场强弱和方向），电场中某点的电场强度数值上等于单位电荷在那里所受的电场力。,注意：1）E=F/q为比值法定义式，适用于一切电场。,2）某点的电场强度的大小及方向取决于电场本身（即场源电荷与位置），与检验电荷的正负、电量的大小、有无及受到的电场力均无关。,3）电场力:F=qE,带正电物体受力与E同向,带负电物体受力与E反向,3、真空中点电荷的场强,决定式：,Q：场源电荷,r：电场中点到Q的距离,只适用于真空中点电荷,方向：,定义式，适用于一切电场,仅对点电荷电场适用,q是检验电荷，E与q无关,Q是场源电荷，E与Q成正比,4、电场强度的叠加原理,将试探电荷放入两个点电荷产生的场中,电场中任何一点的总场强等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。,E1,E2,E,1）各个场源产生电场互不干扰。,2）只有同时作用在同一区域内的电场才可以进行叠加。,例、电场中有一点P，下列说法正确的是（）、若放在点的电荷量减半，则点的场强减半、若点没有试探电荷，则点场强为零、点场强越大，则同一电荷在点所受电场力越大、点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向,C,例如图所示，在一带负电的导体附近有点，如在处放置一个q1=-210-8C的电荷测出其受到的电场力大小为410-6N,方向如图所示，那么该点的场强多大？方向如何？如果换用一个q2=410-7C的电荷放在点其受力多大？此时处场强多大？,方向与F1方向相反,处场强大小方向都不变,图中a、b是两个点电荷,它们的电量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。下列哪中情况能使P点场强方向指向MN的左侧？AQ1、Q2都是正电荷，且Q1Q2BQ1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1|Q2|CQ1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|Q2DQ1、Q2都是负电荷，且|Q1|Q2|,ACD,如图，在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷，电量的大小都是q1，在b、d两个顶点上，各放一带负电的点电荷，电量的大小都是-q2，q1-q2。已知六边形中心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是哪一条？AE1BE2CE3DE4,B,1.定义:在电场中画出一些有方向的曲线,如果曲线上各点的切线表示该点的电场方向,这样的曲线叫做电场线。,2.物理意义:,疏密程度-该点场强的大小(强弱),切线方向-该点的电场方向,问题5怎样形象描述电场？,六、电场线,说明：可以粗略地描述电场强度的大小和方向（但是形象、直观）。,特点：,a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。,3.几种常见电场中电场线的分布及特点（1）正、负点电荷的电场中电场线的分布,特点：,a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大,b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直,（2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布,c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。,（3）等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况,特点：,a、两点电荷连线中点O处场强为0b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏,（4）匀强电场,特点：,a、匀强电场是场强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、电场线的疏密均匀，电场方向与电场线平行,4、电场线的性质,假想的曲线，并不真实存在.,起于正电荷,止于负电荷.,不相交,不闭合。,电场线不是电荷的运动轨迹。,等量异种电荷的中垂线上,（1）中垂线上各点的E方向平行于两电荷连线且由正指向负；,+,a,a,(2)中点的E在中垂线上最大，往两侧逐渐减小,(3)而在连线上中点的E最小,等量正电荷的中垂线上,等量负电荷的中垂线上,（2）连线中点的E=0,往两侧E先增大后减小，,+,+,(1)各点场强方向由中点指向两侧,（2）连线中点的E=0,往两侧E先增大后减小，,(1)各点场强方向由两侧点指向中点,场强E最大,例如：两个等值异号的点电荷+Q、Q，（1）相距为L，求连线中点的场强。,（2）在Q和Q延长线距Q为x点处的场强,（3）连成的垂直平分线上距中点为x处点的场强,。O,试讨论当X逐渐增大时，场强如何变？当X时场强为多少？,.x,一个带正电的质点P放在两个等量负电荷A、B的电场中，P恰好在AB连线的垂直平分线的C点处，现将P在C点由静止释放，P只受电场力作用，则（）A、P由C向AB连线中点运动过程中，加速度可能越来越小而速度越来越大B、P由C向AB连线中点运动过程中，加速度可能先变大后变小，最后为零，而速度一直变大C、P运动到与C关于AB的对称点C静止D、P不会静止，而是在C与C间来回振动,ABD,例5、如图，两根长为L的丝线下端悬挂一质量为m，带电量分别为+q和-q的小球A和B，处于场强为E，方向水平向左的匀强电场之中，使长度也为L的连线AB拉紧，并使小球处于静止状态，求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态,F1sin60mg，,qEk+F1cos60F2，,由以上二式得：,E=k+cot60+,F20，,当Ek+cot60,时能实现上述平衡状态,例4、图中实线是一簇未标明方向的由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，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A、带电粒子所带电荷的符号；B、带电粒子在a、b两点的受力方向；C、带电粒子在a、b两点的速度何处较大；,BC,例3、如图1所示，用长为的金属丝弯成半径为r的圆弧，但在A、B之间留有宽度为d的间隙，将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心处的电场强度。,解：因为带电圆环在圆心O处的总场强E=0。,设原缺口环所带电荷的线密度为,则补上的那一小段金属线的带电量,它在O处的场强,负号表示与反向，背向圆心向左。,2、在正方形（边长为a）的四个顶点处各固定一电量为+Q的点电荷，在过四边形对角线中心O垂直于平面的轴线上距O点x处的场强。,对顶的两个点电荷在该点产生的场在垂直于x轴上的分量相互抵消。,ab是长为l的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示。ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为F2。则以下说法正确的是()A两处的电场方向相同，E1E2B两处的电场方向相反，E1E2C两处的电场方向相同，E1E2D两处的电场方向相反，E1E2,Q1,Q2,把细杆分成左右两部分Q1、Q2两部分，Q1在P1处的场强为0，E1就是Q2产生的；,而E2是Q1与Q2在P2处共同产生的，E2等于E1再加上Q1在P2处得场强,D,如图，带