【物理】13电场强度课件（人教版选修3-1）.ppt

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1、第一章第一章 静电场静电场第三节第三节 电场强度电场强度人教版选修人教版选修3-1学习目标：1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，场与实物是物质存在的两种不同形式2体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义、公式、单位、方向3能推导点电荷场强公式，知道叠加原理，并进行简单计算4知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小、方向重点难点：1. 对电场强度的理解和对电场线的认识2两个场强公式的应用一、电场一、电场1 1电荷的周围存在电荷的周围存在_带电体间的相互作用是带电体间的相互作用是通过周围的通过周围的_发生的发生的2 2场和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量场和分子、原子

2、组成的实物一样具有能量、质量和动量场与实物是物质存在的两种不同形式静和动量场与实物是物质存在的两种不同形式静电场是电场是_的电荷产生的电场的电荷产生的电场 3电场的基本性质是对放入其中的电荷有_的作用二、电场强度1定义：放入电场中某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的_，叫做该点的电场强度2公式：E_.力力比值比值3单位：牛/库，符号_.4方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟_在该点所受的静电力的方向相同负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向_三、点电荷的电场电场强度的叠加1点电荷周围某点电场强度大小计算式为E _.2以Q为中心，r为半径作一球面，则球面上各点电

3、场强度大小_，当Q为正电荷时，E的方向_，当Q为负电荷时，E的方向_同一球面上的场强只是大小相等，方向并不相同3如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的_2电场线的特点：(1)电场线从_或_出发终止于_或_；(2)电场线在电场中不_；(3)在同一电场里，电场线_的地方场强大五、匀强电场1如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做_2由于方向相同，匀强电场中的电场线应该是_；又由于电场强度大小相等，电场线的密度应该是_所以匀强电场的电场线是间隔相等的平行线脚踢球，脚对球的力 直接作用在球上汽车拉拖车， 汽车对拖车的拉力 是通过绳子

4、作用的。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。电荷电荷A A对电荷对电荷B B的作用，实际上是的作用，实际上是电荷电荷A A的电场对电荷的电场对电荷B B的作用的作用 电荷对电荷的作用，实际上电荷对电荷的作用，实际上是电荷的电场对电荷的作用是电荷的电场对电荷的作用 B电荷电荷A电荷电荷电场的一个重要性质：电场对电场的一个重要性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，这种放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力力叫做电场力 电场的物质性及特殊性电场的物质性及特殊性（试探电荷）（试探电荷）试探电荷（检验电荷）：用来检验电场是试探电荷（检验电荷）：用来检验

5、电场是否存在及其强弱分布情况的带电小球。否存在及其强弱分布情况的带电小球。场源电荷场源电荷试探电荷试探电荷试探电荷的电荷量试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小，和尺寸必须充分小，对金属球对金属球A A上的电荷上的电荷分布不产生明显的分布不产生明显的影响，从而原来的影响，从而原来的电场不因试探电荷电场不因试探电荷的出现有明显的变的出现有明显的变化。化。因为电场具有方向性以及各点强弱不同，因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以同一电荷所以同一电荷q q在电场中不同点受到的电场在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用力的方向和大小不同，我们用电场强度电场强度来来表示电场的强弱和方向表示电场的

6、强弱和方向同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？ 电荷电荷q q在电场中的不同点受到的在电场中的不同点受到的电场力的大小一般是不同的。电场力的大小一般是不同的。 电荷电荷q在距在距Q较近的较近的A点，点，受到的电场力受到的电场力大，表示这点大，表示这点的电场强。的电场强。 电荷电荷q在距在距Q较远的较远的B点，点，受到的电场力受到的电场力小，表示这点小，表示这点的电场弱。的电场弱。 不同的电荷不同的电荷q q在电场的同一点所受的在电场的同一点所受的电场力电场力F F是不同的。实验表明，在电场是不同的。实验表明，在电场中的同一点，比值中的同一点，比值F/q

7、F/q是恒定的。是恒定的。 放入电场中某点的电荷所受的电场放入电场中某点的电荷所受的电场力力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q q的比值，叫做这点的比值，叫做这点的电场强度，简称场强的电场强度，简称场强。 N/C物理意义：物理意义：反映电场本身的性质反映电场本身的性质 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的方向相同 设：试探电荷的电荷量设：试探电荷的电荷量q=+5.010-9C，测，测得它在电场中的得它在电场中的A点受到的电场力为点受到的电场力为F=3.010-4N，求：，求：A点的场强是多大？点的场强是多大？如果改用电荷量为如果改用电荷量为q=-6.0q=-6.0 10

8、10-9-9C C的试探电荷，来确的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？定该点的场强，场强会不会改变？解：解：E=F/q=3.010-4/5.010-9=6.0104C场强方向：水平向右场强方向：水平向右 如果如果A A点未放试探电荷，则点未放试探电荷，则A A点的场点的场强大小为多少？方向如何？强大小为多少？方向如何？人们经过探索，发现可以用一些光滑的曲线来形象地表征电场。这样的线就是电场线。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，使这些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法拉第称为电力线即电场线。英国物理学家英国物理学家

9、法拉第法拉第（1791-18671791-1867） 1、电场线：电场中形象表征场强分布情况的曲线。下面我们来看一下一种最简单的场源点电荷 的电场线的情况2、电场线画法规定及性质电场线上每一点的切线方向与该点的电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致场强方向一致. .ABC电场线起始于正电荷电场线起始于正电荷, ,终止于负电荷终止于负电荷. . 在正电荷形成的电场中,电场线起于正电荷延伸到无穷远处,在负电荷形成的电场中,电场线起于无穷远处止于负电荷.任何两条电场线在没有电荷的地方不会相交任何两条电场线在没有电荷的地方不会相交. .E1E2、电场线越密的地方，场强越大；、电场线越密的地方，场

10、强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小。电场线越稀疏的地方，场强越小。EAEBECE EA A EEB B E EC C3 3、几种常见电场的电场线分布、几种常见电场的电场线分布几种常见电场的电场线分布几种常见电场的电场线分布 各点场强大小和方向都相同各点场强大小和方向都相同的电场的电场叫匀强电场。叫匀强电场。匀强电场的电场线是怎样分布的？匀强电场的电场线是怎样分布的？电场线的特点电场线的特点： 间隔相等的平行直线。间隔相等的平行直线。E E通常情况下怎样得到匀强电场？通常情况下怎样得到匀强电场？ 带带等量异种等量异种电荷、电荷、大小相等大小相等、互、互相相靠近且正对靠近且正对的两的两平行平行金

11、属板中部区金属板中部区域的电场就是匀强电场。域的电场就是匀强电场。 abc abc(2)(3)EaEbEcEaEcEbEc要点突破要点突破一、对电场强度概念及两个场强公式的理解一、对电场强度概念及两个场强公式的理解1 1对电场强度的理解对电场强度的理解(1)(1)电场强度是用电场强度是用比值法比值法定义的物理量，它仅由定义的物理量，它仅由电场本身决定，与定义它的检验电场本身决定，与定义它的检验( (试探试探) )电荷的电电荷的电荷量荷量q q及所受的静电力及所受的静电力F F无关无关(2)(2)只要场源电荷确定下来，场源电荷周围形成只要场源电荷确定下来，场源电荷周围形成的电场也就确定下来，电场

12、中某点的场强的电场也就确定下来，电场中某点的场强E E与该与该点放不放检验电荷点放不放检验电荷无关无关比较项名称定义大小要求试探电荷用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷尺寸和电量必须充分小，放入电场后，不影响原电场场源电荷激发出电场的电荷无要求，可大可小（4）两个电荷的比较2两个场强公式的比较二、电场线1电场线的四个特点(1)电场线不是电场里实际存在的线，而是为形象地描述电场而假想的线，因此电场线是一种理想化模型(2)电场线始于正电荷，止于负电荷，在正电荷形成的电场中，电场线起于正电荷延伸到无穷远处；在负电荷形成的电场中，电场线起于无穷远处，止于负电荷(3)电场线不闭合，不相交，也不是带

13、电粒子的运动轨迹(4)在同一电场里，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电场线认识的两个误区(1)误认为电场线客观存在电场中实际并不存在电场线，电场线是形象描述电场的有效工具，用虚拟的图线描述抽象的物理概念的做法是科学研究中一种重要的思想方法(2)误认为电场线就是电荷的运动轨迹电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较电场线运动轨迹客 观性电场中并不存在，是为研究电场方便而人为引入的粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的切 线意义曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向，但

14、加速度的方向与速度的方向不一定相同电场线与带电粒子运动轨迹重合必备的条件a电场线是直线；b带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在直线；c带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线3常见电场的电场线光芒四射，光芒四射，发散状发散状众矢之的，众矢之的，会聚状会聚状势不两立，势不两立，相斥状相斥状手牵手，心连手牵手，心连心，相吸状心，相吸状平行的、等间距平行的、等间距的、同向的直线的、同向的直线三、两点电荷连线和中垂线上电场强度分布特点图图1311等量异种电荷(1)两电荷连线的中垂线上：各点的场强方向为由正电荷的一边指向负 电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的场强最大，从O点沿中

15、垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相同 (2)两电荷的连线上：各点场强的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的场强最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；两电荷的连线上，任一点c与关于O点对称点d的场强相同 2等量同种正电荷图图132三、两点电荷连线和中垂线上电场强度分布特点(1)两电荷的连线的中垂线上：O点和无穷远处的场强均为零，所以在中垂线上，由O点的零场强开始，场强先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相反 (2)两电荷的连线上：在两电荷的连线上，每点场强的方向由该点指向O点，大小由O点的场强为零开始向两端逐渐变大；任意一点c与该点关于O点的对称点d的场强大小相等，方向相反，