人教版高中物理选修3—1第1章第3节电场强度(共32张PPT)

(共32张PPT)
电场强度
第一章：静电场
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1:
1837年法拉第提出“场”的概念
英国物理学家
法拉第
（1791-1867）
电荷之间通过电场发生相互作用.
电场
电荷
A
电荷
B
产生
作用于
产生
作用于
一、电场
1、任何带电体的周围都存在着电场。
2、定义：
电场是看不见摸不着,但电场是客观存在的，是一种特殊物质形态。
3.基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用----电场力。
问题2：怎样描述电场的强弱呢？
二、电场强度
1.研究方法：
引入检验电荷（理想化模型）
电量特点：q<大小特点：大小忽略不计
电量可以忽
略的点电荷
场源电荷：形成电场的电荷
2、电场强度（E）
（1）定义：放入电场中某点的检验电荷所受到的电场力F跟它的电荷量Q的比值
（2）定义式：
（3）单位：牛/库（N/C）
（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
（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
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？
巩顾练习
1、由电场强度的定义式
可知，在电场中的同一点：
A
电场强度E与F成正比，跟q成反比。
B
无论检验电荷的q值（不为零）如何变化，F与q的比值始终不变。
C
电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受到的电场力一定为零。
D
一个不带电的小球在P点受到的电场力为零，则P点的场强一定为零。
答案：BC
巩顾练习
2、电场中有一点P，下列说法正确的是
A.若放在P点的检验电荷的电量减半，则P点的场强减半。
B.若P点没有检验电荷，则P点的场强为零。
C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。
D.P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向。
答案：C
问题3
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、点电荷电场强度
1、点电荷场强的大小：
注意：
Q：场源电荷
r：研究的点到场源电荷的距离
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
3.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
巩固练习
4.A为带电的金属板，电荷量为+Q，沿金属板的垂直平分线，在距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘丝线悬挂于O点，受水平向右的电场力偏转?角而静止.试求小球所在处的电场强度.
小结：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.
A
Q1
Q2
A
例：如图所示，真空中有两个点电荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C，它们相距0.1m，A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m
。求：
（1）求在两电荷连线的中点的场强;
（2）电场中A点的场强
（3）在A点放入q=-1×10-6C求它所受的电场力。
（1）1.08×105N/C
（2）2.7?104
N/C
（3）2.7
×10-2
N
问题4
如何求合电场场强？
结论：可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。
四.电场的叠加
电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.遵循
平行四边形定则.
巩固练习
5.真空中有两个点电荷QA=+1.0?10-8C和QB=
-4.0?10-8C,分别固定在x轴x1=0和x2=6的位置上.
(1)求电场强度为零的位置.
(2)在x轴上场强沿+x方向的区域.
(3)今放入电荷C,使电荷C都在静电力作用下平衡.求电荷C的位置及电荷量.
(4)今放入电荷C,使A、B、C三个电荷都在静电力作用下平衡.求电荷C的位置及电荷量.
【x=-6】
【
x=-6
,
QC为任意值
】
【x<-6,6>x>0】
【
x=-6
,
QC=-4.0?10-8C
】
五、
电场线
1．引入：电场线是人为的，假想的一簇曲线。
2．电场虽然抽象但它是客观存在的物质，
电场线虽然形象，但它是假想的曲线．
3．几种常见的带电体周围的电场线分布
（3）电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小．
（4）两条电场线不能相交　
（5）电场线是不闭合的　．
4．电场线的特点
（1）电场线始于正电荷，终止于负电荷（无穷远处）．
（2）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致．
EA
A
EB
B
问题：电场线是带电粒子的运动轨迹吗？
电场线
运动轨迹
客
观
性
切
线
意
义
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
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。
六、匀强电场
1．匀强电场：电场强度的大小和方向处处相同的电场，
叫做匀强电场．
2．匀强电场的电场线：是一组等间隔的平行线．
3．匀强电场的实例：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，它们之
间电场除边缘附近外是匀强电场．
本节小结：
电场强度是反映电场力的性质的物理量，其大小为放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值．
场强的定义式(任意电场)
E=F/q
—
q是检验电荷
场强的决定式(真空中点电荷)
E=kQ/r2
—
Q是场源电荷
电场中某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．
本节小结：
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，电场虽然抽象但它是客观存在的物质，电场线虽然形象但它仅是假想的线．
电场强度的大小和方向处处相同的电场，叫做匀强电场．
巩固练习
1、如图所示的是一个点电荷周围的电场线，下列判断中正确的是（
）
A．该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场强度越大
B．该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场强度越小
C．该点电荷为正电荷，距
点电荷越近处电场强度越大
D．该点电荷为正电荷，距
点电荷越近处电场强度越小
C
2、如图5是某静电场的一部分电场线的分布情况，下列说法中正确的是（
）
A.这个电场可能是负点电荷的电场
B.点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大
C.点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B处的瞬时加速度小（不计重力）
D.负电荷在B点处受到的电
场力的方向沿B点切线方向。
巩固练习
图5
A
B
B
巩固练习
3.两个等量异种电荷，a、b为它们的连线上的两点,c、d为连线中垂线上的两点,O为其垂足,a、b、c、d四点到O点的距离都相等.则a、b、c、d四点的场强的大小关系为
.
Ea=
Eb>
EO
EO>Ec=
Ed
方向相同.
巩固练习
4.两个等量同种正电荷，a、b为它们的连线上的两点，c、d为连线中垂线上的两点，O为其垂足，a、b、c、d四点到O点的距离都相等.则
a、b两点的场强的大小关系为
;
c、d两点的场强的大小关系为
.
EO=
0
Ea=
Eb,
方向相反
Ec=
Ed,方向相反.
巩固练习
5、如图11所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为9000N／C，在电场内一水平面上作半径为10cm的圆，圆上取A、B两点，AO沿E方向，BO⊥OA，另在圆心处放一电量为10－8C的正点电荷，则A处场强大小EA=______N／C，B处的场强大小EB=______N／C.方向______
图11
答案:0，1.3×104
斜向与场强方向夹角45°
6、如图所示，A、B为体积可忽略的带电小球，
QA=2×10-8C和QB=-2×10-8C，A、B相距3cm。在水平匀强外电场作用下，A、B保持静止，悬线都沿竖直方向。试求：
（1）外电场的场强大小和方向；
（2）AB中点处总电场的场强大小和方向。
（1）
2×105N/C，方向水平向左
（2）1.4×105N/C，方向水平向右