第1章　第4节　点电荷的电场　匀强电场—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理必修三课件（26张PPT）

第4节　点电荷的电场　匀强电场
必备知识
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一、点电荷的电场
1.点电荷的电场强度:E=k (Q为场源电荷的电荷量)。
2.方向:当点电荷Q为正电荷时,电场强度方向沿Q与该点的连线
向外;当Q为负电荷时,E的方向沿Q与该点的连线向内。
3.适用条件:真空中静止的点电荷。
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二、场强叠加原理
1.内容:如果有多个点电荷同时存在,电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和,这个结论称为场强叠加原理。
2.应用:若已知电荷分布,就可以求出电场中某点电场强度矢量叠加后的总强度。
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三、匀强电场
1.定义:电场强度大小处处相等、方向处处相同。
2.电场线:间距相等的平行直线。
四、密立根油滴实验及其结论
1.美国物理学家密立根最早通过实验测出了电子电荷量的大小,在一般情况下,电子的电荷量e=1.60×10-19 C。?
2.电荷的量子化:无论是原子核、离子等微观粒子,还是宏观物体所带电荷量的大小,都是1.60×10-19 C的整数倍。?
3.元电荷:1.60×10-19 C是电荷量值的一个基本量。?
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正误判断。
1.由公式E= ,E与电荷量Q成正比、与距离r的二次方成反比。(　　)
解析:Q是电场E的场源电荷,电场强度E与场源电荷的电荷量和到场源电荷的距离有关。
答案:√
2.以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。(　　)
解析:以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处大小相等,方向不同。
答案:×
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答案:√
4.如果几个电场强度在同一直线上,其合电场强度为它们的大小之和。(　　)
解析:电场强度是矢量,遵循矢量合成的平行四边形定则;合电场强度不等于分电场强度大小之和。
答案:×
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5.如果某空间中的电场线是直线,那么在同一条电场线上各处的电场强度相同。(　　)
解析:只根据一条电场线是直线,无法判断电场线的疏密,因而在同一条电场线上各处的电场强度相同是错的。
答案:×
6.匀强电场的电场线可以是曲线。(　　)
解析:匀强电场是电场强度处处大小相等、方向相同的电场,因此,电场线应处处疏密相同,电场线的切线应处处相同,电场线不可能是曲线。
答案:×
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点电荷的电场　电场强度的叠加
情境探究
(1)如图所示,在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q,已知q到Q的距离为r,Q对q的作用力是多大?Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大?方向如何?

(2)如果再有一正点电荷Q'=Q,放在如图所示的两个不同位置,q所在位置的电场的电场强度分别是多大?
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知识归纳
1.点电荷的电场
(2)如果以Q为中心、r为半径作一球面,则球面上各点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时,电场强度E的方向沿半径向外,如图甲所示;当Q为负电荷时,电场强度E的方向沿半径向内,如图乙所示。
(3)此式只适用于真空中的点电荷。
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3.场强叠加原理
(1)由于电场强度是矢量,故欲求出各个电荷在某点产生的电场强度的矢量和需用平行四边形定则。
(2)各个电荷产生的电场是独立的、互不影响。
(3)对于计算不能视为点电荷的带电体的电场强度,可以把带电体分成很多小块,每块可以看成点电荷,用点电荷的电场叠加的方法计算。
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实例引导
例题
如图所示,真空中,带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A,B相距r,
(1)求两点电荷连线的中点O的电场强度;
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O'点的电场强度如何?
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解析:(1)如图甲所示,A、B两点电荷在O点产生的电场强度方向相同,由A指向B。A、B两点电荷在O点产生的电场强度
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规律方法 电场叠加问题的解题方法
1.根据点电荷电场强度公式,确定每个场源电荷产生的电场强度。
2.电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),与力的合成一样,常用的方法有图解法、正交分解法等。
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变式训练如图所示,在等边三角形ABC的三个顶点上,固定三个正点电荷,电荷量的大小q' A.平行于AC边 B.平行于AB边
C.垂直于AB边指向C D.垂直于AB边指向AB
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解析:如图所示,
答案:C
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1.(多选)如图所示的电场线中属于匀强电场的是(　　)
答案:BD
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2.图中画了四个电场的电场线,其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷,图A中虚线是一个圆,图B中几条直线间距相等且互相平行,则在图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是(　　)
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解析:根据电场线的疏密表示强弱,电场线的切线表示方向可知,图A中M、N两处电场强度的大小相等,方向不同,图B中M、N两处电场强度的大小相等、方向相同,即电场强度相同,图C中M处的电场强度的大小大于N处的电场强度大小,图D中M处的电场强度的大小小于N处的,方向也不同。
答案:B
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3.如图,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2。E1与E2之比为(　　)
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答案:B
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4.如图所示,以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f。等量正、负点电荷分别放置在a、d两处时,在圆心O处产生的电场强度大小为E。现改变a处点电荷的位置,关于O点的电场强度变化,下列叙述正确的是(　　)
A.移至c处,O处的电场强度大小不变,方向沿Oe
B.移至b处,O处的电场强度大小减半,方向沿Od
C.移至e处,O处的电场强度大小减半,方向沿Oc
D.移至f处,O处的电场强度大小不变,方向沿Oe
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答案:C