高二物理選修3-1第一章第三節(jié)電場強度課件.ppt

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第三節(jié)電場強度 兩電荷不直接接觸 它們之間的相互作用是怎樣產生的 問題1 兩電荷間相互作用時不直接接觸 它們之間的相互作用也是通過別的物質作用的 這就是電場 B電荷 一 電場 2 基本性質 電場的物質性 對放入其中的電荷有力的作用 這種力叫電場力 1 定義 存在于帶電體周圍的特殊物質 3 電荷間的相互作用力通過電場發(fā)生 A B 電場強度 表示電場的強弱和方向 Q 場源電荷Q 產生電場的電荷 檢驗電荷q 用來檢驗電場的電量很小 不影響原電場 體積很小 可以當作質點 的電荷 電場中不同的點 同一電荷所受力也不同 比值F q一般是不同的 電場對電荷有力的作用 怎樣描述這種作用呢 q FA q FB 場源電荷 產生電場的電荷 試探電荷 或稱為檢驗電荷 Q 不同的電荷在電場中同一點所受的電場力不同 但電場中同一點的電場是一定的 因此不能用電場力的大小來表示電場的強弱 猜想 能否用電場力的大小表示電場的強弱 A B 電荷q在距Q較近的A點 受到的電場力大 電荷q在距Q較遠的B點 受到的電場力小 同一試探電荷q在電場中的不同點受到的電場力的大小是否相同 如圖所示 在場電荷Q形成的電場中A點 分別放一檢驗電荷 q 2q 3q 分別計算檢驗電荷所受的電場力大小和F q的比值 結論 F q能反映電場中某點電場力的性質 電場的強弱 2 電場中不同的點 同一電荷所受力也不同 比值F q一般是不同的 1 電場中的同一點 不同電荷所受力不同 比值F q是一定的 實驗發(fā)現 二 電場強度 1 定義 放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值 叫做該點的電場強度 簡稱場強 5 物理意義 場強反映電場的力的性質 由電場本身決定 與放入的試探電荷無關 3 單位 牛 庫 N C 4 方向 電場強度是矢量 規(guī)定其方向與正電荷在該點的受力方向相同 2 定義式 Q q F E Q q F E 根據規(guī)定 負電荷在電場中某點受到的電場力的方向跟該點的場強方向相反 d 場強的矢量性 Q q F E Q q E F 物理學中規(guī)定 電場中某點的電場強度的方向跟正電荷在該點所受的靜電力的方向相同 1 設 試探電荷的電荷量q 5 0 10 9C 測得它在電場中的A點受到的電場力為F 3 0 10 4N 求 A點的場強是多大 如果改用電荷量為q 6 0 10 9C的試探電荷 來確定該點的場強 場強會不會改變 如果A點未放試探電荷 則A點的場強大小為多少 方向呢 Q A r 一點正點電荷的電荷量為Q 在距此點電荷r處的A點的電場強度是多少 方向如何 設想在A點放一個電荷量為 q的試探電荷 則它所受到的電場力為 則該點的場強為 Q是場源電荷的電量 r是場中某點到場源電荷的距離 真空中點電荷的電場強度 真空中點電荷的場強是由產生電場的場源電荷和該點距場源電荷的距離決定的 與檢驗電荷無關 三 真空中點電荷的場強 1 大小 2 場強方向 正點電荷電場方向背離電荷負點電荷電場方向指向電荷 定義式 適用于一切電場 僅對點電荷的電場適用 q是檢驗電荷 E與q無關 Q是場源電荷 E與Q成正比 E F q 定義式 決定式 任何電場 真空中點電荷電場 大小與q 試探電荷 的正負 大小以及有無均無關 由場源電荷Q及該點到Q的距離r決定 對比學習 僅指電荷在電場中的受力 是反映電場本身的力的性質的物理量 其大小表示電場的強弱 定義式 計算式 E的大小只決定于電場本身 與電荷q無關 F的大小由放在電場中某點的電荷q和該點的場強E共同決定 E是矢量 其方向與正電荷 q 在該點受到的電場力的方向相同 F是矢量 其方向對于正電荷 q F與E同向 對于負電荷 q F與E反向 E的單位 F的單位 E F q F qE 牛 庫 N C 牛 N 1 電場中有一點P 下列哪些說法正確的是 A若放在P點的試探電荷的電量減半 則P點的場強減半 B若P點沒有試探電荷 則P點的場強為零 CP點的場強越大 則同一電荷在P點受到的電場力越大 DP點的場強方向為試探電荷在該點的受力方向 C 課堂訓練 2 真空中有一電場 在電場中的P點放一電量為4 10 9C的試探電荷 它受到的電場力2 10 5N 則P點的場強度N C 把試探電荷的電量減少為2 10 9C 則檢驗電荷所受的電場力為N 如果把這個試探電荷取走 則P點的電場強度為N C 5 103 1 10 5 5 103 3 關于電場強度 下列說法正確的是 A E F q 若q減半 則該處的場強變?yōu)樵瓉淼?倍B E kQ r2中 E與Q成正比 而與r平方成反比C 在以一個點電荷為球心 r為半徑的球面上 各點的場強均相同D 電場中某點的場強方向就是該點所放電荷受到的電場力的方向 B 4 對于點電荷Q產生的電場 下列說法正確的是A 電場強度的表達式仍成立 即E F Q 式中的Q就是產生電場的點電荷B 在真空中 電場強度的表達式為E KQ r2 式中的Q就是產生電場的點電荷C 在真空中E kq r2 式中q是檢驗電荷D 上述說法都不對 B 思考題 真空中兩個正點電荷A B所帶電量皆為Q 且相距為r 則距離A為r 3處的P點的電場強度為多少 A B Q Q P EA EB 解 A B都在P點產生電場 且兩個場強方向相反 答 P點場強為27KQ 4r2 四 電場的疊加 電場強度是矢量 合成應遵循平行四邊形法則 電場強度的疊加 在真空中有兩個點電荷Q1 3 0 10 8C和Q2 3 0 10 8C 它們相距0 1m 求電場中A點的場強 A點與兩個點電荷的距離相等 r 0 1m EA 2 7 104N C 例 如圖所示 三個完全相同的的金屬小球a b c位于等邊三角形的三個頂點上 a和c帶正電 a所帶電量的大小比b小 已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段的一條來表示 它應是 A F1B F2C F3D F4 D 五 電場力 正電荷的電場力方向與場強方向相同 F qE 負電荷的電場力方向與場強方向相反 六 電場線 1 定義 電場線是用來形象地描述電場強弱與方向特性的一簇曲線 電場線上每一點的切線方向 都和該點的場強方向一致 2 電場線的特征1 靜電場的電場線起于正電荷止于負電荷 孤立的正電荷 或負電荷 的電場線止于 或起于 無窮遠處點 2 電場線不會相交 也不會相切3 電場線密的地方場強強 電場線疏的地方場強弱4 電場線是假想的 實際電場中并不存在5 電場線不是閉合曲線 且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯系 如果相交 交點就會有兩個切線方向 而同一點的場強和方向是唯一的 特點 a 離點電荷越近 電場線越密 場強越大 b 以點電荷為球心作個球面 電場線處處與球面垂直 在此球面上場強大小處處相等 方向不同 3 幾種常見電場中電場線的分布及特點 正 負點電荷的電場中電場線的分布 特點 a 沿點電荷的連線 場強先變小后變大 b 兩點電荷連線中垂面 中垂線 上 場強方向均相同 且總與中垂面 中垂線 垂直 等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布 c 在中垂面 中垂線 上 與兩點電荷連線的中點0等距離各點場強相等 等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況 特點 a 兩點電荷連線中點O處場強為0 b 兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏 但場強并不為0 c 兩點電荷連線的中點到無限遠電場線先變密后變疏 勻強電場 特點 a 勻強電場是大小和方向都相同的電場 故勻強電場的電場線是平行等距的直線 b 電場線的疏密反映場強大小 電場方向與電場線平行 例1 如圖 是靜電場的一部分電場線的分布 下列說法正確的是 A 這個電場只能是負電荷的電場B 點電荷q在A B兩處受到的電場力FB FAC 點電荷q在A B兩處的加速度大小 aA aB 不計重力 D 負電荷在B點處受到的電場力方向沿B點切線方向 A B B 例2 如圖為一條電場線 下列說法正確的是 A EA一定大于EBB 因電場線是直線 所以是勻強電場 故EA EBC A點電場方向一定由A指向BD AB兩點的場強方向不能確定 A B C 例3 正檢驗電荷q在電場中P點處開始向Q點作減速運動 且運動的加速度值越來越小 重力不計 則可以確定它所處的電場可能是 A B C D P Q P Q P Q P Q C 1 兩點電荷連線上各點電場線方向從正電荷指向負電荷 2 兩點電荷連線的中垂面 中垂線 上 電場線方向均相同 場強方向均相同 且總與中垂面 線 垂直 在中垂線上到兩點電荷中點O點等距離處各點的場強相等 等量異種點電荷的電場強度 3 在中垂面 線 上的電荷受到的電場力的方向總與中垂面 線 垂直 因此 在中垂面 線 上移動電荷時電場力不做功 等量異種點電荷的電場強度 等量同種點電荷的電場強度 1 兩點電荷連線中點O處場強為零 2 兩點電荷連線中垂面 線 上 場強方向總沿面 線 遠離O 等量正電荷 3 在中垂面 線 上從O點到無窮遠 電場線先變密后變疏 即場強先變強后變弱 a b A B a B 圖a 圖b 思考 有同學說 電場線就是帶電粒子在電場中運動的軌跡 這一說法對嗎 為什么 結論 電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯系 答 不對 因為電場線是為了形象描述電場而引入的一組曲線 只有下述條件同時成立 電場線是直線 帶電粒子初速為零或速度與電場線共線 帶電粒子僅受電場力作用 帶電粒子才沿電場線運動 小結 二 電場強度1 電場的概念 2 電場強度 1 定義 2 公式 3 單位 4 電場強度的方向 5 物理意義 3 真空中點電荷的電場強度公式 4 電場力 F Eq 在真空中有兩個點電荷q1和q2 分別位于A和B 相距20cm q1為4 10 8C q2為 8 10 8C 則在AB連線上A點的外側離A點20cm處的D點場強大小 方向如何 課堂訓練 D點場強E合 E1 E2 4 5 103 N C 方向由A指向D 解 如圖 取向左為正方向 q1在D點的場強 E1方向向左 取E1 9 103 N C q2在D點的場強 E2方向向右 取E2 4 5 103 N C B A D