教科版选修3-1第一章 静电场 _ 3. 电场 电场强度和电场线课件42张PPT (1)

第三节 电场强度
脚踢球，脚对球的力
直接作用在球上
汽车拉拖车，
汽车对拖车的拉力
是通过绳子作用的。
　 两电荷不直接接触，
它们之间的相互作用
是怎样产生的?
问题1
　　两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。
　电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用
B电荷
A电荷
一.电场：
2、基本性质——电场的物质性
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.
电荷A
电场
电荷B
电场强度:表示电场的强弱和方向
场源电荷Q：产生电场的电荷
检验电荷q: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。
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。
不同的电荷q在电场的同一点所受的电场力F是不同的。实验表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定的。
试探电荷在电场中某一位置所受到的电场力F与电荷量q的比值F/q，这个比值由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷电量q无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱．
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，叫做该点的电场强度，简称场强。
5.物理意义：
场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关 。
3.单位：牛/库(N/C) 或(V/m)
4.方向：电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点的受力方向相同。
2.定义式：
将试探电荷放入电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强．
练习：
在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小 ，方向为 ；
若将A处放点电荷为－2q，则该处电场强度大小为 ，方向为 。
向左
向左
课堂训练
1.设：试探电荷的电荷量q=+5.0×10-9C，测得它在电场中的A点受到的电场力为F=3.0×10-4N，
求：A点的场强是多大？
如果改用电荷量为q=+6.0×10-9C的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？
如果A点未放试探电荷，则A点的场强大小为多少？方向呢？
解：E=F/q=3.0×10-4/5.0×10-9=6.0×104C
场强方向：水平向右
电场力
正电荷的电场力方向与场强方向相同
F＝qE
负电荷的电场力方向与场强方向相反
电场力
电场强度
物理意义
电荷在电场中所受的力
反映电场力的属性
决定因素
由电场和电荷共同决定
仅有电场自身决定
大小
F=qE
E=F/q
方向
正电荷受力与E相同
负电荷受力与E相反
规定E的方向为正电荷在该点的受力方向
单位
N
N/C
一点正点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷r处的A点的电场强度是多少？方向如何？
设想在A点放一个电荷量为+q的试探电荷，则它所受到的电场力为
则该点的场强为
Q是场源电荷的电量，
r是场中某点到场源电荷的距离
真空中点电荷的电场强度
真空中点电荷的场强是由产生电场的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．
三、真空中点电荷的场强
＋
－
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
适用范围
电荷的意义
定义式，适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷，E与q无关
Q是场源电荷，E与Q成正比
和
的区别：
1、电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ）
A 若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点
　的场强减半。
B 若P点没有试探电荷，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点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
课堂训练
2、真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为 4×10-9C的试探电荷，它受到的电场力2 ×10-5N，则P点的场强度 N/C；把试探电荷的电量减少为2 ×10-9C，则检验电荷所受的电场力为 N。 如果把这个试探电荷取走，则P点的电场强度
为 N/C。
5×103
1×10-5
5×103
3、 关于电场强度，下列说法正确的是（ ）
A． E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍
B．E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成反比
C．在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强均相同
D．电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向
B
4、对于点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是
A、电场强度的表达式仍成立，即E=F/Q，式中的Q就是产生电场的点电荷
B、在真空中，电场强度的表达式为E=KQ/r2，式中的Q就是产生电场的点电荷
C、在真空中E=kq/r2，式中q是检验电荷
D、上述说法都不对
B
思考题：真空中两个正点电荷A、B所带电量皆为Q，且相距为r,则距离A为r/3处的P点的电场强度为多少？
A
B
+Q
+Q
P
EA
EB
解：A、B都在P点产生电场，且两个场强方向相反。
答：P点场强为27KQ/4r2.
四.电场的叠加
电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则
E+
E-
E合
电场强度的叠加
P
＋Q1
　?Q2
五、电场线
1.概念: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.(电场线是假想的，实际电场中并不存在.)
2.电场线的特征
①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.(单向的,非闭合的)
④电场线不会相交，也不会相切.
③电场线疏密反映电场强弱,电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小.
②电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致.
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。
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.
3.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.
②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.
③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.
④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.
如图所示，为一条水平向右的电场线，由此能确定a、b、c三点的场强方向吗？能否判断三点的场强的大小？为什么？
·
·
·
a
b
c
(1)
Ea=Eb=Ec
例1：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
A
B
B
例2：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
例3：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
Q
P
Q
P
Q
P
Q
C
+Q
-Q
E1
E2
E
1、两点电荷连线上各点电场线方向从正电荷指向负电荷
2、两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，场强方向均相同，且总与中垂面（线）垂直，在中垂线上到两点电荷中点O点等距离处各点的场强相等。
等量异种点电荷的电场强度
+Q
-Q
E1
E2
E
3、在中垂面（线）上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。
等量异种点电荷的电场强度
+Q
+Q
E1
E1
E2
E2
E
等量同种点电荷的电场强度
1、两点电荷连线中点O处场强为零
2、两点电荷连线中垂面（线）上，场强方向总沿面（线）远离 O（等量正电荷）
3、在中垂面（线）上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱。
a
b
A
B
a
例4：如图a所示，A、B是一个点电荷产生的电场的电场线，如图b则是方向在电场线上，a、b两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：（ ）
A、点电荷是正电荷，位置在B侧
B、点电荷是正电荷，位置在A侧
C、点电荷是负电荷，位置在A侧
D、点电荷是负电荷，位置在B侧
q
F
b
B
图a
图b
P15/4 有同学说,电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹.这一说法对吗?为什么?
结论:电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系.
答:不对.因为电场线是为了形象描述电场而引入的一组曲线.
只有下述条件同时成立——
①电场线是直线;
②带电粒子初速为零或速度与电场线共线;
③带电粒子仅受电场力作用,
带电粒子才沿电场线运动.
小结： 第二节 电场强度
1、电场的概念 :
2、电场强度（1）定义:
（2）公式:
（3）单位:
（4）电场强度的方向:
（5）物理意义:
3、真空中点电荷的电场强度公式:
4、电场力: F=Eq
在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，相距20 cm，q1为4×10-8 C，q2为－8×10-8 C。则在AB连线上A点的外侧离A 点20 cm处的D点场强大小、方向如何?
课堂训练
∴D点场强E合=E1+E2=4.5×103 (N/C),
方向由A指向D。
解：如图，取向左为正方向，q1在D点的场强
E1方向向左,取E1=9×103(N/C)
q2在D点的场强
E2方向向右,取E1=-4.5×103(N/C)
B
A
D