高二物理选修31第一章第三节电场强度课件

1、 两电荷不直接接触，两电荷不直接接触，它们之间的相互作用它们之间的相互作用是怎样产生的是怎样产生的? ?问题问题1两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。电荷电荷A A对电荷对电荷B B的作用，实际上是的作用，实际上是电荷电荷A A的电场对电荷的电场对电荷B B的作用的作用 B电荷电荷A电荷电荷一一. .电场：电场：2 2、基本性质、基本性质电场的物质性电场的物质性 对放入其中的电荷有力的作用，这种对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫力叫电场力电场力。1 1、定义：、定义：存在于带电体周围的特殊存在于带电体周围的特殊物质物质。 3 3、电荷间的相互作

2、用力通过电场发生、电荷间的相互作用力通过电场发生. .电荷电荷A A电场电场电荷电荷B B电场强度电场强度:表示电场的强弱和方向表示电场的强弱和方向场源电荷场源电荷QQ：产生电场的电荷产生电场的电荷检验电荷检验电荷q:用来检验电场的电量很小（不影响原电用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。电场中电场中不同不同的点，同一的点，同一电荷所受力也不同，比电荷所受力也不同，比值值F/qF/q一般是一般是不同不同的。的。qFAqFB场源电荷场源电荷：产生电场的产生电场的电荷电荷 试探电荷试探电荷（或或称为检验电荷称为检验电荷）Q不同

3、的电荷在电场中同一点所受的电不同的电荷在电场中同一点所受的电 场力场力不同不同,但电场中同一点的电场是一定的但电场中同一点的电场是一定的, 因此不因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱能用电场力的大小来表示电场的强弱猜想：猜想：能否用电场力的大小表示电场的强弱？能否用电场力的大小表示电场的强弱？ 电荷电荷q在距在距Q较较近的近的A点，受到点，受到的电场力大的电场力大. 电荷电荷q在距在距Q较较远的远的B点，受到点，受到的电场力小的电场力小.同一试探电荷同一试探电荷q q在电场中的不同点在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同受到的电场力的大小是否相同? ? 如图所示，在场电荷如图所示，在场电

4、荷Q Q 形成的电场中形成的电场中A A 点，分点，分别放一检验电荷别放一检验电荷+ +q q , +2, +2q q , +3, +3q q ，分别计算检验，分别计算检验电荷所受的电场力大小和电荷所受的电场力大小和F / q F / q 的比值。的比值。3q2qq F / q电场力电场力 F检验电荷检验电荷的电荷量的电荷量q QqA+FrkQ qr2kQr22kQ qr2kQr23kQ qr2kQr2结论结论:F/qF/q能反映电场中某点电场力的性能反映电场中某点电场力的性质质电场的强弱。电场的强弱。2.2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值比值

5、F/qF/q一般是不同的一般是不同的。1.1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值比值F/qF/q是一定的。是一定的。实验发现实验发现：二二. .电场强度电场强度1. 1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟跟它的电荷量它的电荷量q q的的比值比值，叫做该点的电场强度，简，叫做该点的电场强度，简称场强。称场强。5.5.物理意义：物理意义： 场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关与放入的试探电荷无关 。 3.3.单位：牛单位：牛/ /库库(N/C)

6、 (N/C) 4.4.方向：电场强度是方向：电场强度是矢量矢量，规定其方向与，规定其方向与正电正电荷荷在该点的受力方向相同。在该点的受力方向相同。 2.2.定义式：定义式：FEq+Q+qFE+Q-qFE根据规定：根据规定：负电荷负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向点的场强方向相反相反。d.场强的矢量性：场强的矢量性：-Q+qFE-Q-qEF物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同所受的静电力的方向相同1.设：试探电荷的电荷量设：试探电荷的电荷量q=+5.0

7、10-9C，测得它在，测得它在电场中的电场中的A点受到的电场力为点受到的电场力为F=3.010-4N，求：求：A点的场强是多大？点的场强是多大？如果改用电荷量为如果改用电荷量为q=-6.0q=-6.01010-9-9C C的试探电荷，来的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？确定该点的场强，场强会不会改变？ 如果如果A A点未放试探电荷，则点未放试探电荷，则A A点的场强大点的场强大小为多少？方向呢？小为多少？方向呢？ 一点正点电荷的电荷量为一点正点电荷的电荷量为Q Q，在距此点电荷，在距此点电荷r r处的处的A A点的电场强度是多少？方向如何？点的电场强度是多少？方向如何？ 设想在设想

8、在A A点放一个电点放一个电荷量为荷量为+q+q的试探电荷，的试探电荷，则它所受到的电场力为则它所受到的电场力为则该点的场强为则该点的场强为Q Q是场源电荷的电量，是场源电荷的电量，r r是场中某点到场源电荷的距离是场中某点到场源电荷的距离 真空中点电荷的电场强度真空中点电荷的电场强度真空中点电荷的场强真空中点电荷的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关三、真空中点电荷的场强三、真空中点电荷的场强2QEkr1 1、大小、大小2.2.场强方向：场强方向：正正点电荷电场方向点电荷电场方向背离背离电荷电荷 负负点电荷电场方向点电荷电场方向指向指向电荷电荷适用范围适用范

9、围电荷的意义电荷的意义FEq2QEkr定义式，适定义式，适用于一切电用于一切电场场仅对点电荷仅对点电荷的电场适用的电场适用q q是检验电是检验电荷，荷，E E与与q q无关无关QQ是场源电是场源电荷，荷，E E与与QQ成正比成正比FEq2QEkr和和的区别的区别：2rQkE E=F/q定义式定义式决定式决定式任何电场任何电场真空中点电荷电场真空中点电荷电场大小与大小与q( (试探电荷试探电荷）的正负、大小以及有的正负、大小以及有无均无关无均无关由场源电荷由场源电荷Q及该点及该点到到Q的距离的距离r决定决定12345 3 3、电场强度和电场力的对比分析、电场强度和电场力的对比分析 电场强度电场强

10、度E E 电场力电场力F F 仅指电荷在电场中的受力仅指电荷在电场中的受力 是反映电场本身的力的性质的物是反映电场本身的力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱理量，其大小表示电场的强弱定义式：定义式：计算式：计算式：E E的大小只决定于电场本身，的大小只决定于电场本身，与电荷与电荷q q无关无关 F F的大小由放在电场中某点的大小由放在电场中某点的电荷的电荷q q和该点的场强和该点的场强E E共共同决定同决定E E是矢量，其方向与正电荷是矢量，其方向与正电荷(+q)(+q)在该点受到的电场力的方在该点受到的电场力的方向相同向相同F F是矢量，其方向对于正电是矢量，其方向对于正电荷荷(+q),F

11、(+q),F与与E E同向；对于负同向；对于负电荷电荷(-q),F(-q),F与与E E反向反向 E E的单位：的单位：F F的单位：的单位：E=F/qE=F/q F=qEF=qE牛牛/ /库库 (N/C)(N/C)牛牛 (N)(N)1 1、电场中有一点、电场中有一点P P，下列哪些说法正确的是（，下列哪些说法正确的是（ ）A A 若放在若放在P P点的试探电荷的电量减半，则点的试探电荷的电量减半，则P P点点的场强减半。的场强减半。B B 若若P P点没有试探电荷，则点没有试探电荷，则P P点的场强为零。点的场强为零。C PC P点的场强越大，则同一电荷在点的场强越大，则同一电荷在P P点受

12、到的点受到的电场力越大。电场力越大。D PD P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向C课堂训练课堂训练2 2、真空中有一电场，在电场中的、真空中有一电场，在电场中的P P点放一电点放一电量为量为 4 41010-9-9C C的试探电荷，它受到的电场的试探电荷，它受到的电场力力2 2 1010-5-5N N，则，则P P点的场强度点的场强度 N/CN/C；把；把试探电荷的电量减少为试探电荷的电量减少为2 2 1010-9-9C C，则检验电，则检验电荷所受的电场力为荷所受的电场力为 N N。 如果把这如果把这个试探电荷取走，则个试探电荷取走，则P P点的电

13、场强度点的电场强度为为 N/CN/C。5103110-551033 3、 关于电场强度，下列说法正确的是（关于电场强度，下列说法正确的是（ ） A A E E= =F/qF/q，若，若q q减半，则该处的场强变为原减半，则该处的场强变为原来的来的2 2倍倍 B BE E= =kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与Q Q成正比，而与成正比，而与r r平方成平方成反比反比 C C在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面为半径的球面上，各点的场强均相同上，各点的场强均相同 D D电场中某点的场强方向就是该点所放电电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向荷受到的

14、电场力的方向B4 4、对于点电荷、对于点电荷Q Q产生的电场，下列说法正确的产生的电场，下列说法正确的是是A A、电场强度的表达式仍成立，即、电场强度的表达式仍成立，即E=F/QE=F/Q，式中，式中的的Q Q就是产生电场的点电荷就是产生电场的点电荷B B、在真空中，电场强度的表达式为、在真空中，电场强度的表达式为E=KQ/rE=KQ/r2 2，式中的式中的Q Q就是产生电场的点电荷就是产生电场的点电荷C C、在真空中、在真空中E=kq/rE=kq/r2 2，式中，式中q q是检验电荷是检验电荷D D、上述说法都不对、上述说法都不对B思考题思考题：真空中：真空中两个正点电荷两个正点电荷A A、

15、B B所带所带电量电量皆为皆为Q Q，且相距为且相距为r r, ,则距离则距离A A为为r/3r/3处的处的P P点点的的电场强度电场强度为多为多少？少？AB+Q+QPEAEB解解：A A、B B都在都在P P点产生电场点产生电场，且且两个场强方向相反两个场强方向相反。2rQKE 因为：222427rKQrQKrQKEBAP所以：答答：P P点场强为点场强为27KQ/4r27KQ/4r2 2. . 电场强度是矢量，合成应遵循电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则平行四边形法则 E+E-E合合电场强度的叠加电场强度的叠加PQ1Q2 在真空中有两个点电荷在真空中有两个点电荷Q Q1 1= =3.

16、03.01010-8-8C C和和Q Q2 2= =3.03.01010-8-8C C，它们，它们相距相距0.1m0.1m，求电场中，求电场中A A点的场点的场强（强（A A点与两个点电荷的距离相等，点与两个点电荷的距离相等，r=0.1mr=0.1m）EA=2.7104N/C例：例：如图所示，三个完全相同的的金属小球如图所示，三个完全相同的的金属小球 a a、b b、c c位于等边三角形的三个顶点上，位于等边三角形的三个顶点上，a a和和c c带正电，带正电，a a所带电量的大小比所带电量的大小比b b小。已知小。已知c c受到受到a a和和b b的静电力的合力可用图中四条有向线段的静电力的合

17、力可用图中四条有向线段的一条来表示，它应是的一条来表示，它应是 A. FA. F1 1 B. F B. F2 2 C. F C. F3 3 D. F D. F4 4cabF4F3F2F1D 五、电场力正电荷的电场力方向与场强方向相同正电荷的电场力方向与场强方向相同 F FqEqE负电荷的电场力方向与场强方向相反负电荷的电场力方向与场强方向相反六、电场线六、电场线 1 1、定义：、定义：电场线是用来形象地描电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的电场线上每一点的切线方向切线方向，都和该，都和该点的点的场强方向场强方向一致。一致。2 2、

18、电场线的特征、电场线的特征1 1）、静电场的电场线起于正电荷止于负电）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点止于（或起于）无穷远处点2 2）、电场线不会相交，也不会相切）、电场线不会相交，也不会相切3 3）、电场线）、电场线密密的地方场强的地方场强强强，电场线，电场线疏疏的地的地方场强方场强弱弱4 4）、电场线是）、电场线是假想假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中并不存在5 5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系电场中的运动轨迹

19、之间没有必然联系E1E2如果相交，交点就会有两个切线方向，如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。而同一点的场强和方向是唯一的。特点：特点：a a、离点电荷越近、离点电荷越近, ,电场线越密电场线越密, ,场强越大场强越大. .b b、以点电荷为球心作个球面、以点电荷为球心作个球面, ,电场线处处与电场线处处与球面垂直球面垂直, ,在此球面上场强大小处处相等，在此球面上场强大小处处相等，方向不同方向不同. .3.3.几种常见电场中电场线的分布及特点几种常见电场中电场线的分布及特点正、负点电荷的电场中电场线的分布正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：特点：a a、沿点电荷

20、的连线、沿点电荷的连线, ,场强先变小后变大场强先变小后变大. .b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上、两点电荷连线中垂面（中垂线）上, ,场强方场强方向均相同向均相同, ,且总与中垂面（中垂线）垂直且总与中垂面（中垂线）垂直. .等量异种点电荷形成的电场中的电场线等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布分布c c、在中垂面（中垂线）上、在中垂面（中垂线）上, ,与两点电荷连线的中与两点电荷连线的中点点0 0等距离各点场强相等等距离各点场强相等. .等量同种点电荷形成的电场中电场中电场等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况线分布情况特点：特点：a a、两点电荷连线中点、两点电荷连线中点

21、O O处场强为处场强为0.0.b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为疏，但场强并不为0.0.c c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏变密后变疏. .匀强电场匀强电场特点：特点：a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是故匀强电场的电场线是平行等距平行等距的直线的直线. .b b、电场线的疏密反映场强大小，电场方、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行向与电场线平行. .例例1 1：如图，是静电场的一部分电场线的分布，：如图，是

22、静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（下列说法正确的是：（ ）A A、这个电场只能是负电荷的电场、这个电场只能是负电荷的电场B B、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处受到的电场力两处受到的电场力F FB BFFA AC C、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处的加速度大小，两处的加速度大小，a aA AaaB B （不计重力）（不计重力）D D、负电荷在、负电荷在B B点处受到的电场力方向沿点处受到的电场力方向沿B B点切点切 线方向线方向ABB例例2 2：如图为一条电场线，下列说法正确的是：如图为一条电场线，下列说法正确的是：（ ）A A、E EA A一定大于一定大于

23、E EB BB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 E EA A=E=EB BC C、A A点电场方向一定由点电场方向一定由A A指向指向B BD D、ABAB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定ABC例例3 3：正检验电荷：正检验电荷q q在电场中在电场中P P点处开始向点处开始向Q Q点作减速运动，且运动的加速度值越来点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可以确定它所处的越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（电场可能是：（ ）ABCDPQPQPQPQC1 1、两点电荷连线上各点电场线、两点电荷连线上各点电场线方向从

24、正电荷指向负电荷方向从正电荷指向负电荷2 2、两点电荷连线的中垂面、两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向（中垂线）上，电场线方向均相同，场强方向均相同，均相同，场强方向均相同，且总与中垂面（线）垂直，且总与中垂面（线）垂直，在中垂线上到两点电荷中点在中垂线上到两点电荷中点O O点等距离处各点的场强相等。点等距离处各点的场强相等。等量异种点电荷的电场强度等量异种点电荷的电场强度3 3、在中垂面（线）、在中垂面（线）上的电荷受到的电场上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面力的方向总与中垂面（线）垂直，因此，（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做动电荷时电场力

25、不做功。功。等量异种点电荷的电场强度等量异种点电荷的电场强度等量同种点电荷的电场强度1 1、两点电荷连线中点、两点电荷连线中点O O处场处场强为零强为零2 2、两点电荷连线中垂面、两点电荷连线中垂面（线）上，场强方向总沿（线）上，场强方向总沿面（线）远离面（线）远离 O O（等量正（等量正电荷）电荷）3 3、在中垂面（线）上从、在中垂面（线）上从O O点到无穷远，电场线先变点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强密后变疏，即场强先变强后变弱。后变弱。abABa例例4 4：如图：如图a a所示，所示，A A、B B是一个点电荷产生的电场是一个点电荷产生的电场的电场线，如图的电场线，如图b b

26、则是方向在电场线上，则是方向在电场线上，a a、b b两两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：（间的函数图线，则：（ ）A A、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在B B右侧右侧B B、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在A A左侧左侧C C、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在A A左侧左侧D D、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在B B右侧右侧qFbB图a图b思考：有同学说思考：有同学说, ,电场线就是带电粒子在电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹电场中运动的轨迹. .这一说法对吗这一说法对吗? ?为什么为什么? ?结论结论: :电场线与带电粒子在电场中的运动电场线与带电粒子