高中物理 选修3-1 电场强度

1、第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第1页（共页（共3页）页）第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第2页（共页（共3页）页）牛顿的困惑“没有其他东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用在我看来，这种思想荒唐之极。法拉第的观点电荷周围存在着由电荷产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场施加的。第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第3页（共页（共3页）页）近代物理学证实并开展了法拉第的观点物质的存在形式实物(由分子、原子组成，如水、铁块等)场(如电磁场、引力场等,是客观存在的另一种)物质形态)第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第4页

2、（共页（共3页）页）电场electric field1 1、电荷周围存在着一种特殊的物质、电荷周围存在着一种特殊的物质电场。电场。2 2、电荷间的相互作用是通过电场这种物质作为媒介而发、电荷间的相互作用是通过电场这种物质作为媒介而发生的。生的。3 3、电场的根本性质：电场对放入其中的电荷有力的作、电场的根本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用用电场力电场力 。研究研究电场的性质电场的性质应从应从静电力静电力入手入手静电场：静止电荷产生的电场第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第5页（共页（共3页）页）电度(electric fileld strength)a.定义： 试探电荷在电场中某

3、点所受电场力F与试探电荷的电荷量q的比值叫该点的电场强电场强度度，简称场强场强，用E表示。b.定义式：c.单位： N/C， V /m 适用于任意电场适用于任意电场,在数值上等于在数值上等于1C的电荷所受的电场力的电荷所受的电场力qFE 第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第6页（共页（共3页）页）+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点在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向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规定规定正电荷在该点的电场力方向正电荷在该点的电场力方向 就是该点的就是该点的电

4、场强电场强度方向度方向第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第7页（共页（共3页）页）e.物理意义物理意义: 描述描述电荷在电场中所受的电场电荷在电场中所受的电场力的性质力的性质qFE f.决定因素决定因素: 场源电荷；场中位置场源电荷；场中位置假设 q 和 E，可求电场力FqEF 第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第8页（共页（共3页）页）例例1. 根据场强的定义式根据场强的定义式EFq可以知道可以知道( )A、电场中某点的场强跟放入该点的电荷所受的、电场中某点的场强跟放入该点的电荷所受的 电场力成正比，跟放入该点的电荷的电荷量电场力成正比，跟放入该点的电荷的电荷量 成反比成

5、反比B、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，那、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，那么么 该点的场强为零该点的场强为零C、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，那、电场中的某一点，如果不放入检验电荷，那么么 该点的场强为无穷大该点的场强为无穷大D、电场中的某一点，不管放不放入检验电荷，、电场中的某一点，不管放不放入检验电荷， 也不管检验电荷的电荷量是多少，该点的场也不管检验电荷的电荷量是多少，该点的场 强都是一定的强都是一定的答案答案 D第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第9页（共页（共3页）页）例例2. 关于电场强度的方向，以下说法正确的选项是关于电场强度的方向，以下说法正确的选项

6、是( )A、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷 所受的电场力的方向相同所受的电场力的方向相同B、电场中某点的场强方向与正电荷在这一点所、电场中某点的场强方向与正电荷在这一点所 受的电场力的方向相同受的电场力的方向相同C、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷 的种类有关的种类有关D、电场中某点的场强方向与在这一点放不放入、电场中某点的场强方向与在这一点放不放入 电荷无关电荷无关答案 B D第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第10页（共页（共3页）页）例例3.电场中有一点电场中有一点P，以下说法正确的，

7、以下说法正确的( )A.假设放在假设放在P点的点电荷的电量减半，那么点的点电荷的电量减半，那么P点的场强也减半点的场强也减半B.假设假设P点没有检验电荷，那么点没有检验电荷，那么P点场强为点场强为零零C.P点的场强越大，那么同一电荷在点的场强越大，那么同一电荷在P点所点所受电场力越大受电场力越大D.P点的场强方向为检验电荷在该点受力方点的场强方向为检验电荷在该点受力方向向 答案 C第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第11页（共页（共3页）页）例例4.设：试探电荷的电荷量设：试探电荷的电荷量q=+5.010-9C，测得，测得它在电场中的它在电场中的A点受到的电场力为点受到的电场力为F=

8、3.010-4N，求：求：A点的场强？点的场强？如果改用电荷量为如果改用电荷量为q=+6.0q=+6.0 1010-9-9C C的试探电荷，的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？来确定该点的场强，场强会不会改变？解：解：E=F/q =3.010-4N/(5.010-9C) =6.0104N/C场强方向：水平向右场强方向：水平向右第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第12页（共页（共3页）页）例例5.在一带负电的导体在一带负电的导体A附近有一点附近有一点B,如在如在B处放置一个处放置一个q1= - 2.010-8C的电荷，测得其受到的电场力大小为的电荷，测得其受到的电场力大小为F

9、1=4.010-6N、方向水平向右，那么、方向水平向右，那么B点的场强？如点的场强？如果换用一个果换用一个q2= 4.010-7C的电荷放在的电荷放在B点，其受力多点，其受力多大？此时大？此时B处场强多大？处场强多大？解解:EB=F1/q1=4.010-6N/(2.010-8C) =2.0102(N/C)场强的方向：水平向左场强的方向：水平向左F2=q2EB=4.010-7C2.0102N/C=8.010-5N方向：水平向左方向：水平向左EB=F2/q2=8.010-5N/(4.010-7C)=2.0102(N/C)B处场强的大小方向不变处场强的大小方向不变第一章第一章 静电场静电场2022-

10、5-4第第13页（共页（共3页）页）一点电荷的电荷量为一点电荷的电荷量为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？点的电场强度是多少？设想在设想在A A点放一个电荷点放一个电荷量为量为+q+q的试探电荷，那的试探电荷，那么它所受到的电场力为么它所受到的电场力为那么该点的场强那么该点的场强为为Q Q是场源电荷的电量，是场源电荷的电量，r r是场中某是场中某点到场源电荷的距离点到场源电荷的距离 真空中点电荷的场强真空中点电荷的场强2KQqFr第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第14页（共页（共3页）页）真空中点电荷的场强真空中点电荷的场强2QEkr1.1.

11、大小大小2.2.场强方向：以场强方向：以点电荷点电荷Q为球心为球心，当，当Q为为正正电荷时电场电荷时电场方向方向沿半径向外沿半径向外；当；当Q为为负负电荷时电场方向电荷时电场方向沿半径向内沿半径向内Q真空中点电荷的电量真空中点电荷的电量r某点到点电荷的距离某点到点电荷的距离第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第15页（共页（共3页）页）例例6.关于电场，以下表达正确的选项是关于电场，以下表达正确的选项是( )A.以点电荷为圆心，以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点为半径的球面上，各点的场强都相同的场强都相同B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场

12、强度大场强度大C.在电场中某点放入检验电荷在电场中某点放入检验电荷q，该点的场强，该点的场强为为EF/q，取走，取走q后，该点场强不为零后，该点场强不为零D.电荷在电场中某点所受电场力很大，那么电荷在电场中某点所受电场力很大，那么该点的电场强度一定很大该点的电场强度一定很大 第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第16页（共页（共3页）页）例例7.关于电场力和电场强度，以下说法正确的选项是关于电场力和电场强度，以下说法正确的选项是( )A.一点电荷分别处于电场中的一点电荷分别处于电场中的A、B两点，电两点，电荷受到的电场力大那么该处场强大荷受到的电场力大那么该处场强大B.在电场某点如果没

13、有检验电荷，那么电场在电场某点如果没有检验电荷，那么电场力为零，电场强度也为零力为零，电场强度也为零C.电场中某点场强为零，那么检验电荷在该电场中某点场强为零，那么检验电荷在该点受到的电场力为零点受到的电场力为零D.一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为为r的球面上各点所受电场力相同的球面上各点所受电场力相同第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第17页（共页（共3页）页）例例8.关于电场强度，以下说法正确的选项是关于电场强度，以下说法正确的选项是 A. E=kQ/r2中，中，E与与Q成正比，而与成正比，而与r平方成平方成反比反比 B. 在以一个点电荷

14、为球心，在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，为半径的球面上，各各 点的场强均相同点的场强均相同 C. F=kQ1Q2/r2 得，公式得，公式 E=kQ1/r2 是点电是点电荷荷Q1产生产生 的电场在点电荷的电场在点电荷Q2 处的场强大小处的场强大小 D. 由公式由公式E=kQ/r2 可知，在离点电荷非常可知，在离点电荷非常近的地方近的地方 r0，电场强度，电场强度E 可达无穷大可达无穷大答案答案 AC第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第18页（共页（共3页）页）如果场源是多个点电荷，如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的为各个点

15、电荷单独在该点产生的电场强度的矢量电场强度的矢量和和。 E1E2E电场强度的叠加电场强度的叠加PQ1Q2平行四边形法那么定那么平行四边形法那么定那么第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第19页（共页（共3页）页）QrPrQP2QEkr一个半径为一个半径为R R的均匀带电球体或球壳在外部产的均匀带电球体或球壳在外部产生的电场生的电场与一个位于球心与一个位于球心的、电荷量相等的、电荷量相等的的点电荷点电荷产生的产生的电场相同电场相同第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第20页（共页（共3页）页）例例9. 如下图，在真空中有两个点电荷如下图，在真空中有两个点电荷Q13.0108C和和

16、Q23.0108C，它们相距，它们相距0.1m。求电场中。求电场中A点的场强大小？点的场强大小？A点与两个点电荷的点与两个点电荷的距离距离r相等，相等，r0.1m。解：解：EE1cos600E2cos600 2 E1cos600 2kQ1cos600r2 2.7104 NC Q1Q2AE1E2E第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第21页（共页（共3页）页）电场线电场线electric filed line 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

17、该，都和该点的点的场强方向场强方向一致。一致。第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第22页（共页（共3页）页）2、静电场电场线的特点：、静电场电场线的特点：1.电场线不是电场里实际存在的线，而是电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电场的假想的线形象地描述电场的假想的线.2.从正电荷出发终止于负电荷孤立的正从正电荷出发终止于负电荷孤立的正电荷或负电荷的电场线止于或起于电荷或负电荷的电场线止于或起于无穷远处点无穷远处点.3.电场线上某点的切线方向表示该点的场电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向强方向.4.电场线在某处的疏密表示该处场强的强电场线在某处的疏密表示该处场强的强弱，电

18、场线密的地方场强强，电场线疏的弱，电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱地方场强弱.5.电场线不相交也不闭合电场线不相交也不闭合.第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第23页（共页（共3页）页）特点：特点：a a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，、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。在此球面上场强大小处处相等，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 1 1、正、负点电荷的电场中电场线的分、正、负点电

19、荷的电场中电场线的分布布第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第24页（共页（共3页）页）特点：特点：a a、沿点电荷的连线，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、两点电荷连线中垂面中垂线上，场强方向均相同，且垂面中垂线上，场强方向均相同，且总与中垂面中垂线垂直总与中垂面中垂线垂直2 2、等量异种点电荷形成的电场中的、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布电场线分布c c、在中垂面中垂线上，与两点电荷连、在中垂面中垂线上，与两点电荷连线的中点线的中点0 0等距离各点场强相等。等距离各点场强相等。第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第25页（共页（

20、共3页）页）3 3、等量同种点电荷形成的电场中电场中、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况电场线分布情况特点：特点：a a、两点电荷连线中、两点电荷连线中点点O O处场强为处场强为0 0b 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 0c 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第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第26页（共页（共3页）页）4 4、匀强电场、匀强电场a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电

21、场的电场线是电场的电场线是平行等距同向平行等距同向的直线的直线b b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行线平行在电场的某一区域，如果在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相场强的大小和方向都相同同，这个区域的，这个区域的电场叫做匀强电场电场叫做匀强电场.匀强电场是匀强电场是最简单、最常见的电场最简单、最常见的电场，在实验研究中经常用到，在实验研究中经常用到它它第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第27页（共页（共3页）页）例例1010：如图，是静电场的一局部电场线的分布，：如图，是静电场的一局部电场线的分布，以下说法正确的选项是：

22、以下说法正确的选项是： 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FBFAFBFAC 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，aAaBaAaB 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第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第28页（共页（共3页）页）例例1111：如图为一条电场线，以下说法正确的选：如图为一条电场线，以下说法正确的选项是：项是： A A、EAEA一定大于一定大于EBEBB 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 EA=EB EA=EBC 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第一章第一章 静电场静电场2022-5-4第第29页（共页（共3页）页）例例1212：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QQ点点作减速运动，且运动的加速度值越来越小重作减速运动，且运动的加速度值越