人教版高二物理 选修3-1 1.3电场强度课件(共31张PPT)

(共31张PPT)
延时文字
1.3
电场强度
存在于直接接触的
物体之间（接触力）
回顾：
重力（万有引力）
静电力（库仑力）
弹
力
摩擦力
物体间无需接触就可发生作用（非接触力）
超距作用
一、电场
1、产生
电荷的周围存在着电场。
静止电荷产生的电场，称为静电场。
电场是客观存在的一种特殊物质形态，“场”物质；
与分子、原子组成的实物物质不同。
2、基本性质
电场对放入其中的电荷有力的作用。
1.3电场强度
电荷之间的相互作用（库仑力）就是通过电场发生的。
电荷
A
电荷
B
A处在B的电场中，A受到了B电场的力。
B处在A的电场中，B受到了A电场的力。
3、如何研究电场？
试探电荷（检验电荷）q：用来检查电场是否存在及其强弱分布情况的电荷。
场源电荷（源电荷）Q：被检验的电场是Q激发的。
（1）q的电量很小，对金属球上的电荷Q分布不产生明显的影响，原电场不因q的出现有明显的变化。
Q
q
注意：
（2）
q的体积很小，可看作点电荷，便于分析在Q电场中不同点的受力。
（3）
q电性任意。
不同电量、不同电性的q，在Q电场的同一点，受到的静电力大小、方向不同。
?不能用电场力表示电场的强弱。
?q1
实验表明：
在电场中的同一点，比值
F/q
是恒定的。
由源电荷电场中的位置决定，与q无关，反映源电荷电场性质。
二、电场强度
1、定义：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，简称场强
2、定义式
适用于任何电场
q
：检验电荷，代入电量绝对值
F
是检验电荷受到的电场力
3、单位：
牛每库（N/C）或
伏每米（V/m）
1N/C
=
1V/m
4、方向
场强是矢量，规定正电荷所受的电场力的方向为该点的场强方向。
负电荷受电场力的方向与该点场强的方向相反
。
+Q
E
6、注意：
电场中某一点的E是电场本身的性质，与有没有放入试探电荷q无关，与q的电量、电性也无关
。
5、物理意义：E表示电场强弱及方向，是描述电场的力的性质的物理量。
用比值定义物理量
在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研究对象的某种性质。
加速度：
功率：
速度:
它们共同的特点：用比值定义的物理量只与比值有关，而与比值中的两物理量无关。
电场强度：
导体的电阻:
物质的密度:
三、点电荷的电场
q
r
A
+Q
真空中点电荷的场强是由场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关。
1、
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中心
适用条件：真空中点电荷
-
Q
+
Q
场源电荷
Q
：场源电荷，代入电量绝对值
A、B两点的电场强度是否相同？
.
+Q
.
.
A
B
+q
+q
孤立的点电荷形成的电场中，存在电场强度E相同的两点么？
均匀带电球体（球壳）在球的外部产生的电场
一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度：
四、电场强度的叠加
某点的场强等于各个场源电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。
五、电场线
为了直观形象地描述电场中各点的电场强度的大小及方向，在电场中画出一系列曲线。
曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，
曲线的疏密表示电场的弱强
。
电场看不见摸不着，但电场是客观存在的物质。
电场线虽然形象，但它是假想的线。
1、静电场中的电场线特点
（3）电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方，场强越大。
（2）曲线上各点的切线方向表示该点场强的方向。
（1）始于正电荷或“无穷远处”，终于负电荷或“无穷远处”，不闭合。
（4）任意两条电场线都不相交、不相切。
为什么电场线不相交？
E1
E2
如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。
为什么电场线不相切？
电场线疏密表示强弱，如相切，则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所以不会相切。
2、对电场线的认识和理解
（1）电场线是人为假想的线。
（2）从电场线只能看出电场分布的粗略轮廓，而不能确定某点的电场强度具体数值。
可以说没有电场的地方就没有电场线，但不能说没有电场线的地方（如两条电场线之间）的电场强度为零。
（3）电场线按定义是画成代表实际电场（合电场）强度E的连续曲线。
思考：电场线是电荷的运动轨迹吗？
不是！
带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况共同决定的。
只有在：
①电场线是直线
②仅受电场力作用（或所受合力平行于电场线）
③初速度为0或初速度方向平行于电场线
电场线才和运动轨迹重合，这是一种特殊情况！
电场线上某点的切线方向是检验电荷的受力方向；运动轨迹的切线是检验电荷的速度方向。
3、电场线示例
孤立正负点电荷的电场线
在正（负）点电荷形成的电场中，存在场强相等的点吗？
我们画的是几种典型电场的电场线平面分布图，实际上电场是空间立体分布的。
等量异种点电荷的电场线
（1）中垂面（线）上，电场线方向（场强方向）均相同，且总与中垂面（线）垂直。
（3）在中垂面上到O等距离处的各点场强相等。
（2）在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。
O
E
E
等量同种点电荷的电场线
（1）两点电荷连线中点O处场强为零
O
（2）中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零
（3）中垂面（线）上，场强方向总沿中垂面（线）
（4）在中垂面（线）上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，场强先变大后变小。
两个带等量负电的点电荷形成的电场线与两个正点电荷形成的电场线分布相同，只是电场线的方向相反。
点电荷与带电平板的电场线
与哪种电场线相似？
注意：终止于（或发出于）导体表面的电场线一定与导体表面垂直。
匀强电场
相距很近、带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场（忽略边缘）可以看做匀强电场。
（1）电场中各点电场强度的大小相等，方向相同。
（2）电场线是间隔相等、相互平行的直线。
电场
客观存在、特殊物质
电场强度
特例
电场的叠加
矢量运算
基本知识点
电场线
不是实际存在的线，只是用来形象地描述电场
匀强电场
电场强度的大小相等，方向相同
由E=KQ2/r2知球面上各点的场强大小相等方向不同
由E=KQ2/r2知与距离有关
例1、关于电场，下列叙述正确的是(　　)
A．以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同
B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C．电场中某点放入试探电荷q，该点的场强E＝F/q，取走q后，该点场强不变
D．电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大
场强的分布由场源电荷自身决定
在电场中某一点放入一试探电荷q，那么q越大，F越大，而F/q这一比值将不变．故D错误．
例2、关于电场，下列叙述正确的是(　　)
A．以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同
B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C．电场中某点放入试探电荷q，该点的场强E＝F/q，取走q后，该点场强不变
D．电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大
C
例3、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(　　)
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？
mg
qE
T
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？
B
适合任何形式的电场
与检验电荷无关，由场源电荷决定
例5：电场强度的定义式为E=F/q，则（
）
A.它只适用于点电荷产生的电场
B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是不变的
C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比
D.场强方向与检验电荷的极性有关