3113电场强度.ppt

第一章第一章 静电场静电场1.3 电场强度授课人：申辉　 两电荷不直接接触，两电荷不直接接触，它们之间的相互作用它们之间的相互作用是怎样产生的是怎样产生的? ?问题问题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 法拉第法拉第提出电荷周围存在提出电荷周围存在电场电场，电场的，电场的基本性质是：它对放入其中的电荷产生力的基本性质是：它对放入其中的电荷产生力的作用，这种力叫作用，这种力叫电场力电场力电荷与电荷间的相互作用是通过电荷与电荷间的相互作用是通过 发生的发生的电场电场问题问题1 1 两电荷间的相互作用怎样产生的两电荷间的相互作用怎样产生的? ?温馨提示：场和实物是物质存在的两种不同的形式，场和实物是物质存在的两种不同的形式，场虽看不见，摸不着，但客观存在场虽看不见，摸不着，但客观存在一一. .电场：电场：2 2、基本性质：、基本性质： 对放入其中的电荷有力的作用，这种对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫力叫电场力电场力1 1、、定义定义：：存在于带电体周围的特殊存在于带电体周围的特殊物质物质。

3 3、电荷间的相互作用力通过电场发生、电荷间的相互作用力通过电场发生电荷电荷A A电场电场电荷电荷B B客观存在 用什么可以检验空间存在看不用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？见又摸不着的电场？利用电场的基本性质：利用电场的基本性质：对放入电场的电荷有对放入电场的电荷有力的作用，这种力叫做电场力力的作用，这种力叫做电场力.检验电荷（试探电荷）检验电荷（试探电荷）： 用来检验电场的电量很小（不影响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）原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷的电荷场源电荷：场源电荷：产生电场的电荷产生电场的电荷现象总结现象总结: :同一电荷同一电荷q q在电场中不同在电场中不同位置受到的电场力一般不同位置受到的电场力一般不同. .扩展:此现象还能说明什么呢?? ? 怎样描述电场的不同呢？怎样描述电场的不同呢？思考:能否用电荷在电场中受到的电 场力来描述电场呢?试探电荷：试探电荷： 电量充分小、体积充分小电量充分小、体积充分小+Q Q场源电荷：场源电荷：即产生电场的电荷即产生电场的电荷Q QF/q能反映能反映单位电荷受到的电场力的性质单位电荷受到的电场力的性质——电场的强弱电场的强弱在电场中在电场中不同的点不同的点，比值，比值F/q一般是一般是不同不同的。

的在电场中的在电场中的同一点同一点，比值，比值F/q是是恒定恒定的，与的，与q q无关实验表明：实验表明：? ? 怎样描述不同位置电场的强弱？怎样描述不同位置电场的强弱？须找一个与检验电荷无关而由电场决定的物理量！须找一个与检验电荷无关而由电场决定的物理量！ 如图所示，在场电荷如图所示，在场电荷Q 形成的电场中形成的电场中A 点，分别放一点，分别放一检验电荷检验电荷+q , +2q , +3q ，，分别计算检验电荷所受的电场分别计算检验电荷所受的电场力大小和力大小和F / q 的比值的比值3q2 F / q电场力电场力 F检验电荷检验电荷的电荷量的电荷量q QqA+FrkQ qr2kQr22kQ qr2kQr23kQ qr2kQr2二二. .电场强度电场强度1. 1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟跟它的电荷量它的电荷量q q的的比值比值，，叫做该点的电场强度，简叫做该点的电场强度，简称场强5.5.物理意义：物理意义： 电场场强反映电场的力的性质，由电场本身电场场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，决定，与放入的试探电荷无关与放入的试探电荷无关 。

3.3.单位：单位：牛牛/ /库库(N/C) (N/C) 4.4.方向：电场强度是方向：电场强度是矢量矢量，规定其方向与，规定其方向与正电正电荷荷在该点的受力方向相同在该点的受力方向相同 2.2.定义式：定义式：注意：注意：（（1 1）电场中某一点的）电场中某一点的电场强度的大小和方向由电场本电场强度的大小和方向由电场本身决定，与放入的电荷无关身决定，与放入的电荷无关 电场强度是矢量电场强度是矢量•物理学中规定：电场中某点的场强度方向跟正物理学中规定：电场中某点的场强度方向跟正电荷在该点所受的电场力方向相同电荷在该点所受的电场力方向相同Q-qAFAEA•根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反的方向跟该点的场强方向相反Q+qAFAEA12345 6 6、电场强度和电场力的对比分析、电场强度和电场力的对比分析 电场强度电场强度E E 电场力电场力F F 仅指电荷在电场中的受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理量，其大小表示电场的强弱定义式：定义式：计算式：计算式：E E的大小只决定于电场本身，的大小只决定于电场本身，与电荷与电荷q q无关无关 F F的大小由放在电场中某点的大小由放在电场中某点的电荷的电荷q q和该点的场强和该点的场强E E共共同决定同决定E E是矢量，其方向与正电荷是矢量，其方向与正电荷(+q)(+q)在该点受到的电场力的方在该点受到的电场力的方向相同向相同F F是矢量，其方向对于正电是矢量，其方向对于正电荷荷(+q),F(+q),F与与E E同向；对于负同向；对于负电荷电荷(-q),F(-q),F与与E E反向反向 E E的单位：的单位：F F的单位：的单位：E=F/qE=F/q F=F=qEqE牛牛/ /库库 (N/C)(N/C)牛牛 (N)(N)三、点电荷的电场三、点电荷的电场1、决定式：、决定式：Q Q ：场源电荷：场源电荷r r ：电场中点到：电场中点到Q Q的距离的距离只适用于真空中点电荷只适用于真空中点电荷2、方向：、方向：正电荷正电荷发散发散负电荷负电荷收敛收敛+-适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义定义式，适定义式，适用于一切电用于一切电场场仅对点电荷仅对点电荷的电场适用的电场适用q q是检验电是检验电荷，荷，E E与与q q无关无关是场源电是场源电荷电量，荷电量，E E与与成正比成正比和和的区别的区别：1 1、关于、关于 ……①①和和 ……②②，下列说，下列说法中正确的是（法中正确的是（ ））（（1 1））①①式中，式中，F F是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷所受的力，q q是是放入电场中电荷的电量放入电场中电荷的电量（（2 2））①①式中，式中，F F是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷所受的力，q q是是产生电场电荷的电量产生电场电荷的电量（（3 3））②②式中，式中，q q是放入电场中的电荷的电量是放入电场中的电荷的电量（（4 4））②②式中，式中，Q Q是产生电场的电荷的电量是产生电场的电荷的电量 A A、（、（1 1）（）（3 3））B B、（、（2 2）（）（3 3））C C、（、（1 1）（）（4 4））D D、（、（2 2）（）（4 4））C2 2、电场中有一点、电场中有一点P P，，下列哪些说法正确的是（下列哪些说法正确的是（ ））A A 若放在若放在P P点的试探电荷的电量减半，则点的试探电荷的电量减半，则P P点点　的场强减半。

　的场强减半B B 若若P P点没有点没有试探试探电荷，则电荷，则P P点的场强为零点的场强为零C PC P点的场强越大，则同一电荷在点的场强越大，则同一电荷在P P点受到的点受到的　电场力越大　电场力越大D PD P点的场强方向为点的场强方向为试探试探电荷在该点的受力方向电荷在该点的受力方向C3 3、真空中有一电场，在电场中的、真空中有一电场，在电场中的P P点放一电点放一电量为量为 4 4×1010-9-9C C的的试探试探电荷，它受到的电场力电荷，它受到的电场力2 2 ×1010-5-5NN，则，则P P点的场强度点的场强度 N/CN/C；；把把试试探探电荷的电量减少为电荷的电量减少为2 2 ×1010-9-9C C，则检验电荷所，则检验电荷所受的电场力为受的电场力为 NN 如果把这个如果把这个试探试探电荷电荷取走，则取走，则P P点的电场强度点的电场强度为为 N/CN/C5×1031×10-55×1034 4、、 关于电场强度，下列说法正确的是（关于电场强度，下列说法正确的是（ ）） A A．． E E==F/qF/q，若，若q q减半，则该处的场强变为原减半，则该处的场强变为原来的来的2 2倍倍 B B．．E E==kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与成正比，而与成正比，而与r r平方成平方成反比反比 C C．在以一个点电荷为球心，．在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面为半径的球面上，各点的场强均相同上，各点的场强均相同 D D．电场中某点的场强方向就是该点所放电．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荷受到的电场力的方向B5、对于点电荷、对于点电荷Q产生的电场，下列说法正确的产生的电场，下列说法正确的是是A、、电场强度的表达式仍成立，即电场强度的表达式仍成立，即E=F/Q，，式式中的中的Q就是产生电场的点电荷就是产生电场的点电荷B、、在真空中，电场强度的表达式为在真空中，电场强度的表达式为E=KQ/r2，，式中的式中的Q就是产生电场的点电荷就是产生电场的点电荷C、、在真空中在真空中E=kq/r2，，式中式中q是检验电荷是检验电荷D、、上述说法都不对上述说法都不对B结论：结论：可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。

可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强 +Q +Q -Q -QE E1 1E E2 2E E +Q +Q +Q +QE E1 1E E1 1E E2 2E E2 2E E四、电场的四、电场的矢量叠加矢量叠加 1 1、如图，在真空中有两个点电荷、如图，在真空中有两个点电荷Q Q1 1=+3.0=+3.0×1010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.0=-3.0×1010-8-8C C，，它们相距它们相距0.1m0.1m求电场中求电场中A A点的场强点的场强A A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r r相等，相等，r=0.1mr=0.1m Q2AQ1= 2E= 2E1 1cos60cos60°r r2 22kQ2kQ1 1cos60cos60°=代入数值得：代入数值得：E=2.7E=2.7×10104 4 N/CN/C合场强合场强E E的大小为的大小为 E= EE= E1 1cos60cos60°+ E+ E2 2cos60cos60°解：点电荷解：点电荷Q Q1 1和和Q Q2 2的电场在的电场在A A点的场点的场强分别为强分别为E E1 1和和E E2 2，，它们大小相等，方向如图中所示。

合它们大小相等，方向如图中所示合场强场强E E在在E E1 1和和E E2 2的夹角的平分线上，的夹角的平分线上，此平分线跟此平分线跟Q Q1 1和和Q Q2 2的连线平行的连线平行E1E2E2 2、、 如图，在如图，在x x轴上的轴上的x x = -1 = -1和和x x =1=1两点分别两点分别固定电荷量为固定电荷量为- 4- 4Q Q 和和+9+9Q Q 的点电荷求：的点电荷求：x x轴轴上合场强为零的点的坐标并求在上合场强为零的点的坐标并求在x x = -3= -3点处点处的合场强方向的合场强方向1 1-1-1-3-3-5-5- 4Q+9Q 答案：答案：x=-5x=-5，向右，向右3 3、、如图所示，三个完全相同的的金属小球如图所示，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，位于等边三角形的三个顶点上，a和和c带带正电，正电，a所带电量的大小比所带电量的大小比b小已知c受到受到a和和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的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［一条来表示，它应是［ ］］ A. F1 B. F2 C. F3 D. F4cabF4F3F2F1D4 4、如图所示，半经为、如图所示，半经为r r的硬橡胶圆环上带有均匀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分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q q，，现截去环上一小段现截去环上一小段ABAB，，ABAB长为长为l(ll(l<

规定正电荷受是表示电场力的性质的一个物理量规定正电荷受力方向为该点场强的方向力方向为该点场强的方向③③叠加性叠加性：在同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么：在同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和二、电场强度三性二、电场强度三性②②唯一性唯一性：：电场中某一点处的电场强度电场中某一点处的电场强度E E是唯一的，它的大小和方向决定于是唯一的，它的大小和方向决定于形成电场的电荷及空间位置，与放入电荷无关形成电场的电荷及空间位置，与放入电荷无关一、电场强度的计算一、电场强度的计算:1、任意电场、任意电场:2、点电荷的电场、点电荷的电场:1.1.定义定义: :在电场中画出一些有方向的曲线,如果曲线上各点的切线表示该点的电场方向,这样的曲线叫做电场线.六、电场线六、电场线2.物理意义物理意义:疏密程度疏密程度-----该点场强的大小(强弱)切线方向切线方向-----该点的电场方向第二课时3 3、电场线的特征、电场线的特征1 1）、电场线）、电场线密密的地方场强的地方场强强强，电场线，电场线疏疏的地方场强的地方场强弱弱2 2）、静电场的电场线）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷起于正电荷止于负电荷，孤立的正，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点3 3）、电场线不会相交，也不会相切）、电场线不会相交，也不会相切4 4）、电场线是）、电场线是假想假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中并不存在5 5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运）、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动轨迹之间没有必然联系6 6）、）、电场线上每一点的电场线上每一点的切线方向切线方向，都和该点的，都和该点的场强方向场强方向一致一致.特点：特点：a a、、离点电荷越近离点电荷越近, ,电场线越密电场线越密, ,场强越大场强越大. .b b、以点电荷为球心作个球面、以点电荷为球心作个球面, ,电场线处处与电场线处处与球面垂直球面垂直, ,在此球面上场强大小处处相等，方在此球面上场强大小处处相等，方向不同向不同. .七、几种常见电场中电场线的分布及特点七、几种常见电场中电场线的分布及特点①①正、负点电荷的电场中电场线的分布正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：特点：a a、、沿点电荷的连线沿点电荷的连线, ,场强先变小后变大场强先变小后变大. .b b、、两点电荷连线中垂面（中垂线）上两点电荷连线中垂面（中垂线）上, ,场强方场强方向均相同向均相同, ,且总与中垂面（中垂线）垂直且总与中垂面（中垂线）垂直. .②②等量异种点电荷形成的电场中的电场线等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布分布c c、、在中垂面（中垂线）上在中垂面（中垂线）上, ,与两点电荷连线的中与两点电荷连线的中点点0 0等距离各点场强相等等距离各点场强相等. .③③等量同种点电荷形成的电场中电场中电场等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况线分布情况特点：特点：a a、、两点电荷连线中点两点电荷连线中点OO处场强为处场强为0.0.b b、、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为疏，但场强并不为0.0.c c、、两点电荷连线的中点到无限远电场线先两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏变密后变疏. .④④匀强电场匀强电场特点：特点：a a、、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故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匀强电场的电场线是平行等距平行等距的直线的直线. .b b、、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行电场线平行. .1 1、如图，是静电场的一部分电场线的分布，、如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（下列说法正确的是：（ ））A A、、这个电场只能是负电荷的电场这个电场只能是负电荷的电场B B、、点电荷点电荷q q在在A A、、B B两处受到的电场力两处受到的电场力F FB B>F>FA AC C、、点电荷点电荷q q在在A A、、B B两处的加速度大小，两处的加速度大小，a aA A>>a aB B （（不计重力）不计重力）D D、、负电荷在负电荷在B B点处受到的电场力方向沿点处受到的电场力方向沿B B点切点切 线方向线方向ABB2 2、如图为一条电场线，下列说法正确的是：、如图为一条电场线，下列说法正确的是：（（ ））A A、、E EA A一定大于一定大于E EB BB B、、因电场线是直线，所以是匀强电场，故因电场线是直线，所以是匀强电场，故 E EA A=E=EB BC C、、A A点电场方向一定由点电场方向一定由A A指向指向B BD D、、ABAB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定ABC3 3、正检验电荷、正检验电荷q q在电场中在电场中P P点处开始向点处开始向点作减速运动，且运动的加速度值越来越点作减速运动，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小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（场可能是：（ ））ABCDPQPQPQPQCabABa4 4、如图、如图a a所示，所示，A A、、B B是一个点电荷产生的电场的是一个点电荷产生的电场的电场线，如图电场线，如图b b则是方向在电场线上，则是方向在电场线上，a a、、b b两处两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间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：（的函数图线，则：（ ））A A、、点电荷是正电荷，位置在点电荷是正电荷，位置在B B侧侧B B、、点电荷是正电荷，位置在点电荷是正电荷，位置在A A侧侧C C、、点电荷是负电荷，位置在点电荷是负电荷，位置在A A侧侧D D、、点电荷是负电荷，位置在点电荷是负电荷，位置在B B侧侧qFbB图a图b5 5、真空中有一电场、真空中有一电场, ,在电场中的在电场中的P P点放一点放一电量为电量为4 4×1010-9-9C C的的试探试探电荷电荷, ,它受到的电它受到的电场力场力2 2 ×1010-5-5N,N,则则P P点的电场强度点的电场强度 _____ _____ N/C;N/C;把把试探试探电荷的电量减少为电荷的电量减少为2 2 ×1010-9-9C,C,则检验电荷所受的电场力为则检验电荷所受的电场力为 N. N. 如果如果把这个把这个试探试探电荷取走，则电荷取走，则P P点的电场强度点的电场强度为为 N/CN/C。

5×1031×10-55×103 6 6、关于电场强度，下列说法正确的是（、关于电场强度，下列说法正确的是（ ）） A A．． E E= =F/qF/q，若，若q q减半，则该处的场强变为原来的减半，则该处的场强变为原来的2 2倍倍 B B．．E E= =kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与Q Q成正比，而与成正比，而与r r平方成反比平方成反比 C C．在以一个点电荷为球心，．在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面上，为半径的球面上，各点的场强均相同各点的场强均相同 D D．电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到．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的电场力的方向B 7 7、在真空中有两个点电荷、在真空中有两个点电荷q q1 1和和q q2 2，分别位于，分别位于A A和和B B，相距，相距20 cm20 cm，，q q1 1为为4×104×10-8-8 C C，，q q2 2为－为－8×108×10-8-8 C C则在在ABAB连线上连线上A A点的外侧离点的外侧离A A 点点20 cm20 cm处的处的D D点场强大小、方向如何点场强大小、方向如何? ? 4.5×104.5×103 3 N/C N/C，方向由，方向由D D指向指向A A。

8、是非题• (A)若将放在电场中某点的电荷若将放在电场中某点的电荷q改为－改为－q，，则该则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反　　　　　　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，则该点的电若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零　　　　　　　　　　　　　　　　　场强度变为零　　　　　　　　　　　　　　　　　•（（C））沿电场线方向，场强一定越来越小沿电场线方向，场强一定越来越小 •（（D））若电荷若电荷q在在A处受到的电场力比处受到的电场力比B点时大，则点时大，则A点电场强度比点电场强度比B点的大　　　　　　　　　　　点的大　　　　　　　　　　　•（（E））电场中某点电场线的方向，就是放在该点的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　　　　　　　　　　　　　　电荷所受电场力的方向　　　　　　　　　　　　　　•（（F）已知）已知A、、B为某一电场线（直线）上的两点为某一电场线（直线）上的两点由此可知，由此可知，A、、B两点的电场强度方向相同，但两点的电场强度方向相同，但EA和和EB的大小无法比较的大小无法比较。

 9 9、如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电、如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有场线，在这条线上有A A、、B B两点，用两点，用E EA A、、E EB B表示表示A A、、B B两处的场强大小，则正确的是（两处的场强大小，则正确的是（ ））（（1 1））A A、、B B两点的场强方向相同两点的场强方向相同（（2 2）因为电场线从）因为电场线从A A指向指向B B，，所以所以E EA A＞＞E EB B（（3 3））A A、、B B同在一条电场线上，且电场线是直线，同在一条电场线上，且电场线是直线，所以所以E EA A=E=EB B（（4 4））不知不知A A、、B B附近的电场线分布状况，附近的电场线分布状况，E EA A、、E EB B的大的大小不能确定小不能确定A A、（、（1 1）（）（2 2））B B、（、（1 1）（）（3 3））C C、（、（1 1）（）（4 4））C。