电场强度 高中物理新课标版人教版选修课件

1.3电场强度,教学目标,（一）知识与技能 1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态 2理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的 3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算 4知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算,（二）过程与方法 通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点：电场强度的概念及其定义式 难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算,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。,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？,2）、检验电荷：,能否就用检验电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱？,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，也称点电荷。,F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。,实验表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定的；在电场中的不同点，比值F/q一般是不同的。,在物理学中，就用比值F/q来表示电场的强弱。,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,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,5）、电场强度的物理意义：,电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。,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),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,1、点电荷的电场,大小：,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,例、关于 和 ，下列说 法中正确的是（ ） （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）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）式中，q是放入电场中的电荷的电量 （4）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,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。,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,= 2E1cos60,代入数值得：E=2.7104 N/C,合场强E的大小为 E= E1cos60+ E2cos60,解：点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，,巩固练习,练习. 如图，在x轴上的x = -1和x =1两点分别固定电荷量为- 4Q 和+9Q 的点电荷。求：x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点处的合场强方向。,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，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,D,如图所示，半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q，现截去环上一小段AB，AB长为l(l<<r),则剩余部分在圆心O处产生的场强多大？方向如何？,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。,2、电场线的特征 1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱 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）、电场线不会相交，也不会相切 4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在 5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系,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,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FBFA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aAaB （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,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,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,真空中有一电场,在电场中的P点放一电量为410-9C的试探电荷,它受到的电场力2 10-5N,则P点的电场强度 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。,5103,110-5,5103,课堂训练,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,例 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？,例 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？,答：这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。要使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件，例如：电场线是直线；电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；电荷只受电场力作用。,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 BE=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,课堂训练,B,a,b,A,B,a,B,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410-8 C，q2为810-8 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? 4.5103 N/C，方向由D指向A。,课堂训练,是非题,(A)若将放在电场中某点的电荷q改为q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。 （B）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。 （C）沿电场线方向，场强一定越来越小。 （D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。 （E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。 （F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。,如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则正确的是（ ） （1）A、B两点的场强方向相同 （2）因为电场线从A指向B，所以EAEB （3）A、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA=EB （4）不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小不能确定 A、（1）（2）B、（1）（3） C、（1）（4）,C,作业：P15 (4)、(6),