1.3 电场及其描述 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
1.3
电场及其描述
Ｂ
　
两电荷不直接接触，
它们之间的相互作用
是怎样产生的?
+
猜一猜
力是物体对物体的作用,下列物体间力的作用以什么物质为媒介？
(1)人推车前进人对车的推力
(2)两块磁铁之间的磁力
(3)空中物体受到的重力
(4)两个电荷之间的库仑力是怎样发生的?
问题:
19世纪30年代，法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
电荷
电荷
电场以及磁场已被证明是客观存在的，并且是互相联系的，统称为电磁场。
一.电场及电场力：
2、基本性质：
对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。
1、定义：存在于带电体周围的特殊物质。
3、电荷间的相互作用力通过电场发生
检验电荷（试探电荷）：
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。
场源电荷：
产生电场的电荷
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？又怎样进行描述呢？
被检验的电场是电荷Q所激发的，所以电荷Q称为场源电荷或源电荷。
点电荷Q周围存在看不见摸不着的电场,
那么如何描述A、B、C三点的电场呢？
结论:
F/q能反映电场中某点电场的力的性质——电场的强弱。
2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。
1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值F/q是一定的。
二.电场强度（E）
1.定义：放入电场中某点的试探电荷
q所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度（E），简称场强。
3.单位：牛/库(N/C)
或伏/米(V/m)
,
1伏/米=1牛/库
2.定义式：
5
理解：
a.E=F/q为定义式，适用于一切电场
b.电场强度是反映电场强弱和方向的物理量
c.由电场本身性质决定，与检验电荷的正负、电荷量的大小及受到电场力都无关。
d.电场力：F=qE
4
矢量性：
规定与正检验电荷在该点所受电场力方向相同
与负检验电荷在该点所受电场力方向相反
电场强弱与密度的类比
思考1：m大的物体是否密度大？
电场强弱
相同q检验电荷
受力F大
电场强
密
度
同一v实心物体
质量m大
密度大
不同位置
不同物质
思考2：F大的位置是否电场强？
电场力
2、方向：
1、大小：F＝qE（决定式)
负电荷的电场力方向与场强方向相反
正电荷的电场力方向与场强方向相同
巩固练习
答案：BC
问题：
点电荷的场强如何？
真空中有一个电荷量为+Q的点电荷，利用电场强度定义和库仑定律，推导真空中点电荷周围某点的电场强度
三、点电荷的电场与匀强电场
1.
大小
2.场强方向：正点电荷电场方向背离电荷
负点电荷电场方向指向电荷
2.在电荷Q=8?10-9
C的电场中有点A,在A点放入点电荷q=+4?10-9
C,
q受到电场力F=8?10-5N,方向向右.
(1)求A点场强大小、方向.
(2)求A到Q的距离r.
(3)若将q取走,求A点场强.
(4)若在A点放入q’=-2?10-9C的负电荷,求A点场强大小和方向.
(5)求q’受到的电场力.
巩固练习
2?104N/C,向右
6?10-2m
2?104N/C,向右
2?104N/C,向右
4?10-5N,向左
电场强度的定义式和决定式
1.场强的定义式(任意电场)
E=F/q
—
q是检验电荷
2.场强的决定式(真空中点电荷)
E=kQ/r2
—
Q是场源电荷
3.电场强度由电场本身的性质决定,与检验电荷无关.
如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场。
带有等量异号电荷的一对平行金属板，如果两板相距很近，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场。
匀强电场
匀强电场
电场线
1、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。电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致。
四、电场线
电场线的特征
1、电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小
2、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）的电场线止于（或起于）无穷远处点
3、电场线不会相交，也不会相切
4、电场线是假想的，实际电场中并不存在
5、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
特点：
a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大
b、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。
几种常见电场中电场线的分布及特点
1、正、负点电荷的电场中电场线的分布
特点：
a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大
b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，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分布
c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0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线分布情况
特点：
a、两点电荷连线中点O处场强为0
b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀
疏，但场强并不为0
c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏
匀强电场
特点：
a、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平行等距的直线
b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行
例2、一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的(　　)
电荷的速度、加速度越来越大，故电荷一定向电场线密集的地方移动，所以A、B错误
电荷为负电荷，受力应该逆着电场线，故C正确，D错误
a
b
A
B
a
B
例4.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，小球与负极板距离为b,如图所示，请问：
(1)小球带电荷量是多少？
(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？
对小球受力分析
例4.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，小球与负极板距离为b,如图所示，请问：
(1)小球带电荷量是多少？
(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？
4、如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（
）
A、这个电场只能是负电荷的电场
B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FB>FA
C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB
（不计重力）
D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切
线方向
B
5、如图为一条电场线，下列说法正确的是：
（
）
A、EA一定大于EB
B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故
EA=EB
C、A点电场方向一定由A指向B
D、AB两点的场强方向不能确定
A
B
C
6、正检验电荷q在电场中P点处开始向Q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电场可能是：（
）
A
B
C
D
P
P
Q
P
Q
P
Q
C
问题：电场线是带电粒子的运动轨迹吗？
电场中并不存在，是为了研究电场方便而人为引入的
粒子在电场中的运动轨迹，是客观存在的
曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向
轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向，但加速度的方向与速度的方向不一定相同
电场线
运动轨迹
客
观
性
切
线
意
义
小结：电场线与带电粒子运动轨迹重合的必须同时具备的条件：
（1）电场线是直线
（2）带电粒子只受电场力，或受其他力，但方向沿电场线所在直线
（3）带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。
1.电场
(1)产生：带电体在其周围空间存在电场
(2)性质：对处在场中的电荷有电场力的作用。
2．电场强度：描述电场强弱和方向的物理量
（1）定义:
E
=
F
/
q
（2）单位：N/C
V/m
（3）方向：与正电荷在该点受电场力方向相同
（4）电场中某一点的场强与检验电荷无关。
（5）真空中点电荷的场强公式:
3、电场力：电荷在电场中的作用力。
（1）大小：F=Eq
（2）方向：正电荷的电场力方向与电场强度方向相同
负电荷的电场力方向与电场强度方向相反。
小
结
4、电场线（电场是客观存在，而电场线是不存在的意识）是人为画上的一组不闭合曲线，曲线的疏密表示电场强度的强弱（大小），曲线的切线表示电场强度的方向
（一）、电场线的特点：
1、电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小
2、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）的电场线止于（或起于）无穷远处点
3、电场线不会相交，也不会相切
4、电场线是假想的，实际电场中并不存在
5、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