1.4 点电荷的电场 匀强电场-高一物理鲁科版必修第三册同步课件(共26张PPT)

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1.4 点电荷的电场 匀强电场
第一章
1、推导点电荷的电场强度公式。
2、掌握电场强度的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。
3、掌握匀强电场及其电场线的特点。
学习目标
1、复习回顾：电场强度的定义、定义式、方向。
2、下图A、B两点的场强大小是否相等？方向是否相同？ A、B两点的场强是否相同？
+Q
A
B
新知引入
我们该如何形象的描述电荷周围的电场呢？
在电荷量为Q的点电荷形成的电场中，与之相距为r的试探电荷电荷量为q，根据库仑定律，试探电荷的受力为：
根据电场强度的定义：
两个公式联立可计算出该点电场强度的大小为：
一、点电荷的电场
1、点电荷Q所产生的电场中，某一点的电场强度与该点电荷的电荷量成正比与该点电荷距离的平方成反比。
2、该公式只能用于点电荷形成的电场
由公式可知：
公式 E= E=
本质区别 定义式 决定式
意义及用途 给出了一种量度电场强度大小的方法 指明了点电荷电场强度大小的决定因素
适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场
关系理解 E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q的大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝
两种公式的区别
正点电荷的电场
负点电荷的电场
如果以Q为中心作一个球面，球面上个点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，E的方向沿半径方向向外；当Q为正电荷时，E的方向沿半径方向向内。
点电荷的电场:
例1、下列关于电场强度的公式E=和E=k的几种不同的理解，正确的是（　）
A.由E=可知，E与F成正比，与q成反比
B.在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比
C.在点电荷Q的电场中，当r→0时，E→∞;当r→∞时，E→0
D.以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相同
B
例2、（多选）图甲中AB是一个点电荷形成电场的一条电场线，图乙则是电场线上P、Q处的试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图像，下列说法可能的是（ ）
A.场源电荷在P点左侧
B.场源电荷在P、Q之间
C.场源电荷在Q点右侧
D.因不知场源电荷的电性，所以无法确定场强方向
AD
如果有多个点电荷同时存在，电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。这个结论称为场强叠加原理
二、场强叠加原理
如图，点电荷Q1 在P点的电场强度为E1，点电荷Q2在P点的电场强度为E2，则P点的合场强为E1 、E2的矢量和。
Q1
Q2
P
E1
E2
E
Q1、 Q2为同种电荷
E1
Q1
Q2
P
E2
E
Q1 、Q2为异种电荷
注意： 一个比较大的带电体不能看做点电荷。在计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每块足够小，就可以把每小块所带的电荷看做点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。
两个相距很近的等量异种点电荷组成的系统称为电偶极子。
电偶极子的两个点电荷连线的延长线上某点P的电场强度，小于其中任何一个点电荷在该点的电场强度。
拓展一步——电偶极子
对于电偶极子，P点到电偶极子中心的距离r远大于两点电荷间距l。
可见，电偶极子在其连线延长线上某点的电场强度与该点到两点电荷中点距离的三次方成反比。显然，与点电荷的电场强度相比，电偶极子的电场强度随距离的增大衰减得更快。
例3、如图所示，平面直角坐标系中，A、B分别是x轴、y轴上的两点，OA:OB=3:4，在A、B两点分别放点电荷q1、q2，在坐标原点O处产生的合电场强度方向与AB平行，则q1、q2分别在坐标原点O处产生的电场强度的大小之比EA∶EB等于（　）
A.9∶1 B.4∶3　　　C.3∶4　　　 D.16∶9
C
+
+
+
+
+
+
+
+
+
电场强度大小相等，方向处处相同的电场，称为匀强电场。例如，两块大小相同，相距很近、互相正对且带有等量异种电荷的金属板之间的电场，就是匀强电场。
三、匀强电场
匀强电场特点：
（1）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等距的平行直线。
（2）电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行。
例4、用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为m=1.0×10-2 kg，所带电荷量为q=+2.0×10-8 C，现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10 m/s2，则匀强电场的电场强度E大小为（ ）
A.5×106 N/C　　　　　 B. ×106 N/C
C. ×106 N/C D.5×106 N/C
B
（ ）若将放在电场中某点的电荷改为，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。　　　　　　
（ ）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。　　　　　　　　　　　　　　　　　
（ ）沿电场线方向，场强一定越来越小。
1、判断对错
小试身手
（ ）若电荷在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。　　　　　　　　　　　
（ ）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。　　　　　　　　　　　　　　
（ ）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。
2、图中画了四个电场的电场线，其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷，图A中虚线是一个圆，图B中几条直线间距相等且互相平行，则在图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是（ ）
B
【解析】根据电场线的疏密表示强弱，电场线的切线表示方向可知，图A中M、N两处电场强度的大小相等，方向不同，图B中M、N两处电场强度的大小相等、方向相同，即电场强度相同，图C中M处的电场强度的大小大于N处的电场强度大小，图D中M处的电场强度的大小小于N处的，方向也不同。
3、（多选）下列说法正确的是（　　）
A.E＝也适用于点电荷产生的电场
B.E＝中的F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中的电荷的电荷量
C.E＝中的F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是产生电场的电荷的电荷量
D.E＝k适用于求真空中点电荷的电场
ABD
【解析】定义式E＝适用于所有电场，式中的q是试探电荷的电荷量，则A、B正确，C错误；E＝k适用于求真空中点电荷的电场，则D正确。
4、如图，在真空中有两个点电荷和，它们相距0.1m。A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。求电场中A点的场强？
Q2
A
Q1
【解析】Q1和Q2在A点的场强分别为E1和E2，大小相等，方向如图所示。合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q1和Q2的连线平行。
E1
E2
E
合场强E的大小为E= E1cos60°+ E2cos60°
= 2E1cos60°
代入数值得：E=2.7×104 N/C
Q2
A
Q1
观
谢
看
谢