人教版高中物理选修3-1课件1.3电场强度38张PPT

(共38张PPT)
1.3
电场强度
存在于直接接触的物体之间（接触力）
回顾：已学过哪几种不同性质的力？
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
牛顿的困惑
“没有其他东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用……在我看来，这种思想荒唐之极。”
法拉第的观点
电荷周围存在着由电荷产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场施加的。
F
B
F
A
电荷A和B间是通过电场实现相互作用的
用场的观点来说明电荷A和B间的相互作用
近代物理学证实并发展了法拉第的观点
物质的
存在形式
实物
(由分子、原子组成，
如水、铁块等)
场
(如电磁场、引力场等,
是客观存在的另一种物质形态)
一.电场：
1、定义:
存在于带电体周围的特殊物质。
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。
3、电荷间的相互作用是通过电场这种物质作为媒介而发生的。
电场
电荷
A
电荷
B
3、用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：
例1.
下面关于电场的叙述正确的是
A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的
B．只有电荷发生相互作用时才产生电场
C．只要有电荷存在，其周围就存在电场
D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用
例2、下列说法中正确的是
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
D.场与实物是物质存在的两种不同的形式
1）、检验方法：
把一个带电体放入其中，看是否受到力的作用。
二.电场强度：
1、电场的检验
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
试探电荷：放入电场中探测电场性质的电荷
试探电荷必须具备条件：
（1）电量足够小；（2）点电荷。
场源电荷：产生电场的电荷。
2）、场源电荷与试探电荷
2.电场强度：
1）、
定义：
放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强。
2）公式：
3）单位：
牛顿/库仑（N/C）
4）方向：
跟正电荷在该点所受电场力
F
的方向相同
矢量
（适用于任意电场,在数值上等于1C的电荷所受的电场力）
5）物理意义：
场强反映电场力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关。
E
E
+Q
P
-Q
P
如果Q是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果Q是负电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q。（“离+Q而去，向-Q而来”）
例.在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小为
，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
1
2
3
4
5
3、电场强度和电场力的对比分析
电场强度E
电场力F
仅指电荷在电场中的受力
是反映电场本身的力的性质的物
理量，其大小表示电场的强弱
定义式：
计算式：
E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关
F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定
E是矢量，其方向与正电荷
(+q)在该点受到的电场力的方向相同
F是矢量，其方向对于正电荷(+q),F与E同向；对于负电荷(-q),F与E反向?
E的单位：
F的单位：
E=F/q
F=qE
牛/库
(N/C)
牛
(N)
例、下列关于电场强度的叙述正确的是
A．电场中某点的场强在数值上等于单位电荷
受到的电场力
B．电场中某点的场强与该点检验电荷所受的
电场力成正比
C．电场中某点的场强方向就是检验电荷在该
点所受电场力的方向
D．电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关
三、点电荷的电场
电场强度的叠加
点电荷Q在真空中形成的电场中，不同点的场强是不同的，那么场强的大小由什么因素决定？
[解析]在点电荷Q形成的电场中，在距离Q为r的P点放一试探电荷q
F
=
k
Qq
r2
根据库仑定律，q受到的库仑力的大小:
E
=
F
q
=
k
Q
r2
又由电场强度的定义可得出P点的场强E的大小：
1、点电荷的电场
真空中点电荷的场强
＋
－
1.大小
2.场强方向：以点电荷Q为球心，当Q为正电荷时电场方向沿半径向外；当Q为负电荷时电场方向沿半径向内
Q—真空中点电荷的电量
r—某点到点电荷的距离
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
2、
和
的区别：
例、对公式
E=kQ/r2
的几种不同理解，正确的是
A．当r→0时，E→∞
B．当r→∞时，E→0
C．某点的场强与点电荷Q的大小无关
D．在以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的电场强度都相同
例、关于
……①和
……②，下列说法中正确的是（
）
（1）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电量
（2）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场电荷的电量
（3）②式中，Q是放入电场中的电荷的电量
（4）②式中，Q是产生电场的电荷的电量
A、（1）（3）
B、（2）（3）
C、（1）（4）
D、（2）（4）
C
思考？
如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的场强？
3、电场的叠加:
在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。
+Q1
-Q2
P
1）
如图，P点的场强，等于+Q1在该点产生
的场强E1和-Q2在该点产生的场强E2的矢量和。
.
E1
E2
E
Q
r
P
r
Q
P
2）、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
例、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？
答案：P点场强为27kQ/4r2.
P
A
+Q
B
+Q
例：如图所示，三个完全相同的的金属小球
a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的一条来表示，它应是［
］
A.
F1
B.
F2
C.
F3
D.
F4
c
a
b
F4
F3
F2
F1
D
四、电场的形象描述——电场线
英国物理学家法拉第首先引入了电场强度的图象，他在电场中画了一些线，这些线：在电场中，画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，并使线的疏密表示场强的大小．这些曲线就叫做电场线。
引入
四、电场线
1、定义：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。
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。
2、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
发散状
会聚状
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。
相吸状
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
排斥状
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同向的直线
b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行
3、对电场线的理解
1）、电场线不存在：是为了形象描述电场而假设的，是一种科学抽象、物理模型．
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）、电场线能描述场的强弱和方向：电场线的疏密程度表示电场强弱；电场线上某点的切线方向表示这一点的电场方向．
4）、电场中的电场线不相交、不相切
5）、电场线不是带电粒子的运动轨迹
例：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：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：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