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34张PPT

3、电场 电场强度 电场线
一、教学目标
1、理解电场的概念，知道电荷之间通过电场发生相互作用。
2、理解电场强度的概念及其定义式。能推导点电荷场强的计算式，并能进行有关的计算。
3、掌握电场线的性质。熟记几种典型电场的电场线分布。
二、重点与难点：
重点：“场”的引入，观念的建立。电场强度
难点：电场强度，电场线
库仑定律
1.内容：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
真空中 点电荷
3.适用范围：
2.公式：
在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力都是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、摩擦力。脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的……
以上这些例子中，力都是存在于直接接触的物体之间！
那么，两个电荷之间并不接触，它们之间的相互作用力是如何实现的呢？
一种观点认为这种作用力是超距作用，从一个物体到另一个物体是直接的，不需要介质也不需要时间．这种方式可以表示为：电荷?电荷．
另一种观点(法拉第为代表)，认为这些力是通过一种叫“场”的媒介传递的．这种作用方式可以表示为：电荷?电场?电荷．
法拉第提出：
电荷周围存在电场
电荷
电荷
力的作用
通过电场
归纳：电荷与电荷之间通过电场发生相互作用。
一、电场
　　A电荷的电场对B电荷产生力的作用，即B电荷在A电荷的电场中受到电场力的作用，反之亦然．
电场的基本性质：电场对处在其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。
电荷A
电荷B
F
电场
电场
电场
电场
F′
Q1
Q2
r
那么,我们如何来比较电场的强弱呢?
用电荷所受的电场力比较行吗?
＋Q
＋q
FA
＋q
FB
A
B
二、电场强度
用来检验电场性质的电荷，这个电荷的存在与否，不影响要检验的电场情况．
带电体做检验电荷要满足两个条件：
（1）电荷量要充分小。放入电场之后，不影响原来 要研究的电场分布；
（2）体积要充分小。可视为点电荷，在电场中的位置可以准确描述，便于研究电场中各点的情况．
检验电荷
如图，空间存在电场，我们怎样利用检验电荷比较各点的电场强弱？
讨论交流，可以用哪个物理量确切表示电场的强弱呢？
带电量分别为q 、2q、3q的检验电荷依次放在A、B两点，请分别确定检验电荷所受电场力的大小．
在B点受力
在A点受力
3q
2q
q
电荷电量
对表中的数据分别进行横向和纵向的对比分析，并据此说明能否用电荷所受的电场力和电量的比值表示电场的强弱？
A
B
Q
r
2r
1.定义：电场中某一点的检验电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。
2.公式：E=F/q (比值法)
3.单位：N/C.
4.电场强度是矢量
物理学中规定：电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力方向相同。（负电荷在电场中某点所受电场力的方向跟该点的场强方向相反。）
特别注意：电场中某一点的场强大小和方向有唯一确定的值,与所放检验电荷的电性无关、与所放检验电荷所带的电荷量多少无关、与该点有无电荷无关。
例１：电场中某点的场强大小为4×10４ N/C，电荷量为-５×10-８C的点电荷在该点受到的电场力是多大？
　解：F＝ Eq
　　　＝ ５×10-８C × 4×10４ N/C
　　　＝ ２×10-３ N
注：计算时，只代入绝对值，算出力的大小；力的方向由放入电荷与已知点电荷的正负来决定。
练习1. 真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为
4×10-9C的检验电荷，它受到的电场力为2×10-5N，则
P点的场强为 N/C；把检验电荷的电量减少为
2×10-9C，则检验电荷所受的电场力为 N。
如果把这个检验电荷取走，则P点的电场强度为
N/C。
5×103
1×10-5
5×103
思考：
真空中，距离某电荷r处的场强大小如何计算？
三、真空中点电荷的场强
1.决定式：
Q：产生电场的点电荷
r：电场中某点到Q的距离
只适用于:①真空中
②点电荷
2.方向：
正电荷
发散
负电荷
收敛
+
-
E=kQ/r2
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.求电场中A点的场强。A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。
Q1
Q2
A
E1
E2
E
例题2：
E=E1cos60°+E2cos60°
=2E1cos60°
=2kQ1cos60°/r2
代入数值得E=2.7×104N/C
解析：点电荷Q1、Q2在A点产生的场强分别为E1、E2，它们的大小相等，方向如图所示，A点的场强为两个场强的合场强。
练习3. 真空中，A、B两点上分别放置异种点电荷Q1、Q2，已知两点电荷间引力为10N，Q1= -1 ×10-2C，Q2=2 ×10-2C，移开Q1，则Q2在A处产生的电场场强大小是_______N/C，方向____________ ;若移开Q2，则Q1在B处产生的电场场强大小是__________N/C ,
方向___________.
A
Q1
B
+Q2
1000
由B向A
由B向A
500
电场是一种客观存在的物质，但是它看不见、摸不到、非常抽象，不便交流和研究.
电场线
引入目的：为了形象化地反映和描述电荷周围的电场。
电场线的物理意义：电场线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，某一区域电场线的疏密反映了这一区域场强的大小。
EA
A
EB
B
电 场 虽然抽象但它是客观物质
电场线 虽然形象但它是主观想象，实际并不存在。
四、电场线
带电！
为什么？
静电斥力!
形状大致显出电场线的分布
正点电荷的电场线分布
正点电荷的电场线分布
起始于正电荷，终止于无穷远处. 在以正点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向各不相同.球面半径越大,球面上电场线分布越疏.
像太阳光芒四射
发散状中心对称图形
会聚状中心对称图形
负点电荷的电场线分布
起始于无穷远处，终止于负电荷. 在以负点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向各不相同.球面半径越大,球面上电场线分布越疏.
像黑洞把周围物体全吸进来
带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布
起始于正电荷，终止于负电荷.除边缘外,两个金属板之间的电场线疏密均匀,方向相同.为平行等距同向直线.
株距行距都相等的树林
匀强电场
1.电场线上每一点切线方向为该点场强方向。电场线越密的地方，场强越大; 电场线越稀的地方，场强越小；
2.电场线是不封闭的曲线，电场线总是从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）；电场线不会在没有电荷的地方中断。
3.任意两条电场线都不相交
4.仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹
小结：电场线的性质
查看原因
1.电场线上每一点切线方向为该点场强方向。电场线越密的地方，场强越大; 电场线越稀的地方，场强越小；
2.电场线是不封闭的曲线，电场线总是从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）；电场线不会在没有电荷的地方中断。
3.任意两条电场线都不相交
4.仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹
小结：电场线的性质
查看原因
例题3：图中实线是一簇由正点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。带电粒子在从a到b的运动过程中只受电场力作用，根据此图可作出的正确判断是（ ）
A.带电粒子的电性
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的速度方向
D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
A B C D
先画出入射点的轨迹切线,即画出初速度的方向，再根据轨迹的弯曲方向确定电场力的方向，进而利用力学研究的方法来解决有关问题。
会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹，分析推断有关问题。
练习：如图所示，AB是某电场中的一条电场线，在电场线上P处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向B点处运动．对此现象下列判断中正确的是(不计电荷重力)（ ）
A.电荷向B做匀加速运动
B.电荷向B做加速度越来越小的运动
C.电荷向B做加速度越来越大的运动
D.电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定
A
B
P
·
D
解析：会根据给出的一条直线电场线,分析场强的变化情况，判断带电粒子的电性，对带电粒子进行受力分析和运动分析。这条直线电场线可能是孤立正、负点电荷电场中的一条电场线，也可能是等量异种电荷电场中的一条电场线，还可能是匀强电场中的的一条电场线，必须全面分析问题。
2.电场强度：
4.电场线
熟记几种典型电场的电场线分布
1.电场：电荷的周围存在电场
电场的基本性质：对处在其中的电荷有力的作用。
公式：E=F/q
3.点电荷场强公式：E=kQ/r2
检验电荷：
所带电量小 体积小