高中物理人教版选修1-1课件：1.2 电场(共21张PPT)

(共21张PPT)
二、电场
1.通过实验,认识电场,了解场的概念的建立是人类对客观世界认识的一个重要进展,了解场这种物质存在的特点。
2.理解电场强度的概念,会用电场强度描述电场。
3.了解什么是电场线,会用电场线来描述电场的强弱和方向。
一
二
三
一、电场
1.电场是电荷周围存在的一种特殊物质,电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
2.电荷之间是通过电场发生相互作用的。


一
二
三
二、电场强度
1.物理意义:描述电场性质的物理量,与放入电场中的电荷无关,它的大小是由电场本身决定的。
2.定义:在电场中某点放入一个试探电荷,它所受到的静电力跟它所带电荷量的比值,叫作这一点的电场强度。
在物理学中,常常用比值定义物理量,用来表示研究对象的某种性质。你还知道哪些物理量是用比值定义的吗?
提示:运动的速度v,物质的密度ρ等。
4.单位:牛每库(N/C)。






一
二
三
5.方向:电场强度是矢量,不仅有大小,还有方向。物理学上规定: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。那么负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点的电场强度方向相反。
根据电场强度的定义,你能根据库仑定律导出点电荷周围的电场强度计算公式吗?




一
二
三
三、电场线
1.概念
为了直观形象地描述电场中各点电场强度的分布,在电场中画出一系列曲线,曲线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向,这样的曲线就叫作电场线。
2.电场线的特点
(1)始于正电荷或无限远,终止于无限远或负电荷。
(2)电场线在电场中不相交。
(3)在同一幅电场分布图中电场越强的地方,电场线越密。





一
二
三
3.匀强电场
电场强度大小和方向处处相同的电场,叫作匀强电场,匀强电场中的电场线是距离相等的平行直线。两块靠近的平行金属板,大小相等、互相正对、分别带有等量的正负电荷,在两板之间除边缘外就是匀强电场。



一
二
一、对电场强度的理解
在电场中某点的电场强度E等于置于该点的静止试探电荷q所受的力F与电荷量q的比值。试探电荷q的数值应足够小,不改变它所在处的电场,这样电场强度就等于每单位正试探电荷所受的力。
1.电场强度的大小
一
二
E与q无关,E只由电场本身决定,试探电荷的引入,只是为了计算该点的电场强度。具体来说,对确定的电场中的某一点,放入的电荷不同,受到的静电力也不同,但静电力与试探电荷的电荷量的比值是一定的。
2.电场强度的方向
规定正电荷的受力方向为电场强度的方向,那么负电荷的受力方向与电场强度的方向相反。
注意:电场强度的大小和方向都与试探电荷无关,只由电场本身决定。
特别提醒点电荷与试探电荷都必须足够小,小到在我们的研究范围内可以忽略。不同的是点电荷并不要求电荷量一定要充分小,而试探电荷的电荷量一定要充分小;点电荷可以是正的,也可以是负的,而试探电荷一般是正的。
一
二
二、电场线的理解及应用
1.电场线的特点
(1)电场线是用来描述电场而假想的曲线。
(2)常见电场线的分布特点:电场线是起源于正电荷(或无限远处),终止于无限远(或负电荷)的有向线,是不闭合曲线;电场线在电场中不会相交。
(3)电场线上每点的切线方向为该点的电场强度方向,电场线的疏密表示电场强度的大小。
2.电场线是怎样描述电场的
电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线,规定电场线上每点的电场强度的方向沿该点的切线方向。电场强度大的地方电场线密,电场强度小的地方电场线疏。
一
二
电场线的疏密和电场强度的关系常见情况分析如下:




如图甲中,EA>EB。若只给出一条直电场线,如图乙所示,则A、B两点的电场强度大小,无法由疏密程度来确定,对此情况可有多种推理判断:(1)若是正点电荷电场中的一条电场线,则有EA>EB;(2)若是负点电荷电场中的一条电场线,则有EA一
二
3.电场线不是带电粒子运动的轨迹
运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹,它由物体的运动状态决定,而物体做什么运动由所受合力和初始状态共同决定。电场线只反映电场情况,只能影响物体所受的合外力,所以电场线不是带电粒子的运动轨迹,二者没有必然的联系,但在特殊条件下,可能重合。
(1)电场线是直线的情况:电场线是直线时,电荷受的静电力沿电场线,若电荷由静止开始运动,它一定沿电场线运动;若电荷有初速度v0,当v0沿电场线时,电荷将沿电场线运动,当v0与电场线有夹角时,电荷将不沿电场线运动。
一
二
(2)电场线是曲线的情况:电场线是曲线时,电荷受的静电力沿切线方向(或切线反方向)。若电荷由静止开始运动,在很短时间内有了一定的速度。下一时刻电荷一定不会在该电场线上,即电荷受力方向与运动方向不再相同时,则轨迹与电场线一定不重合,而当电荷有一定初速度时,轨迹也不能与电场线重合。
类型一
类型二
类型三
电场强度的理解
A.式中F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中的电荷的电荷量
B.电场强度E与静电力F成正比,与放入电场中的电荷的电荷量q成反比
C.电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在此点所受的静电力
D.电场强度的定义利用了比值定义法
类型一
类型二
类型三
是由电场本身决定的。电场强度E是由F与q的比值定义的,利用了比值定义法。
答案:ACD
类型一
类型二
类型三
电场强度的计算
【例2】 如图所示,Q 1=2×10-12 C,Q 2=-4×10-12 C,Q 1、Q 2相距12 cm,其中A为Q1、Q2的连线中点,B为Q1左方 6 cm 处的点,C为Q2右方 6 cm 处的点。求A、B、C三点的电场强度大小和方向。


点拨:电场强度是矢量,因此在计算过程中要明确其方向,电场的叠加不是简单的代数求和。本题因A、B、C三点都处在两点电荷的连线上,比较简单,但也体现出了矢量的求和法则。
类型一
类型二
类型三
解析:A、B、C三点的电场强度为Q1、Q2 单独产生电场强度的矢量和,注意两个分电场强度的方向关系。由点电荷电场的电场强度公式得点电荷Q1在A、B、C三点产生的电场强度分别为
同理得EB1=5 N/C,方向向左。EC1=0.56 N/C,方向向右。
点电荷Q2在A、B、C三点产生的电场强度分别为
同理得EB2=1.11 N/C,方向向右。EC2=10 N/C,方向向左。
则A、B、C三点的电场强度分别为EA=EA1+EA2=5 N/C+10 N/C=15 N/C,方向向右。
EB=EB1-EB2=5 N/C-1.11 N/C=3.89 N/C,方向向左。
EC=EC2-EC1=10 N/C-0.56 N/C=9.44 N/C,方向向左。
类型一
类型二
类型三
答案:EA=15 N/C,方向向右;
EB=3.89 N/C,方向向左;
EC=9.44 N/C,方向向左。
题后反思此题常犯的错误是漏写电场强度的方向。只要是矢量,没有要求只求大小,就要指明方向。另外,求某一点的电场强度,不要忘了是几个电场的叠加。
类型一
类型二
类型三
触类旁通在例2中,若Q1、Q2为等量的同种电荷呢?
答案:见解析
类型一
类型二
类型三
电场线的性质
【例3】 如图所示带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两点的电场强度大小,则(　　)

A.A、B两点的电场强度方向相同
B.电场线从A指向B,所以EA>EB
C.A、B同在一条电场线上,且电场线是直线,所以 EA=EB
D.不知A、B附近的电场线分布状况,EA、EB的大小不能确定
类型一
类型二
类型三
解析:根据电场线的物理意义,线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向。因题中的电场线是直线,所以A、B两点的电场强度方向相同,都沿着电场线向右;电场线的疏密程度反映电场强度的大小,但由于题中仅画出一条电场线,不知道A、B附近电场线的分布状况,所以无法确定是 EA>EB或EA答案:AD
题后反思一条电场线不能反映电场的全部性质,只有多条电场线才能把电场的全部性质反映出来。