选修3-1之静电场电场强度.ppt

3 电场强度,接触力（存在于直接接触的物体之间）,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,非接触力（物体无需接触就可发生用）,超距作用力（非接触力）,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。,19世纪30年代，法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。,电场以及磁场已被证明是一种客观存在，并且是互相联系的，统称为电磁场。变化的电磁场以有限的速度光速，在空间传播。它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，因而场与实物是物质存在的两种不同形式。本章只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。,一、电场：,电场是一种看不见，摸不着，但真实存在可以感觉得到的物质,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),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间的相互作用,电场（electric field）：,1、电荷周围存在着一种特殊的物质电场。电场是一种特殊的物质,并非由分子、原子组成，但客观存在。2、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。3、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用电场力。,静电场：静止电荷产生的电场,场中位置,电场强弱、方向,场源电荷（电荷量及正负）,通过这个现象我们得到什么结论？,（2）再进一步：在某个点电荷Q产生的电场中,已知试探电荷+q在距离Q 为r的位置上受到的电场力大小为F，那么将电量分别为+q、+2q、+3q的试探电荷放在距离Q 分别为r、2r、3r的位置上受到的电场力分别为多大？,寻找描述电场性质的物理量,结论：在电场中1、同一位置，F/q 为一恒量；2、不同位置，F/q 为一变量；,F/q与试探电荷无关，只与场中的位置及场源电荷有关；能反映电场内在性质。,试探电荷（检验电荷）：检验电场是否存在及强弱分布情况的带电小球。,+,场源电荷,电荷量和尺寸必须充分小（对金属球A的电场无明显影响）,必须搞清楚的两个概念：源电荷与试探电荷,试探电荷,电场强度,a.定义：试探电荷在电场中某点所受电场力F与试探电荷的电荷量q的比值叫该点的电场强度，简称场强，用E 表示。b.定义式：c.单位：N/C，V/m,（适用于任意电场,在数值上等于1C的电荷所受的电场力）,+Q,+q,F,E,+Q,-q,F,E,或者说与负电荷在该点所受电场力方向相反。,d.场强的矢量性：,-Q,+q,F,E,-Q,-q,E,F,场强方向：规定为正电荷在该点的所受库伦力方向。,f.场强大小的决定因素:场源电荷量；距场源电荷远近,若已知 q 和 E，可求电场力F,注：不能说E与F成正比，与q成反比,真空中点电荷的场强：,寻找描述电场性质的物理量,1、试探电荷所受的静电力大小和方向就是电场的大小和方向？,2、电荷产生的电场是否与试探电荷有关？,错，同一位置P放入不同电量的试探电荷，其所受的电场力F不同！,无关，因为试探电荷的作用仅仅是检测空间是否存在电场；电场的大小只与产生电场的电荷量及场原电荷的距离有关。,真空中点电荷的场强,1.大小,Q真空中点电荷的电量,r某点到点电荷的距离,光芒万丈,万剑归宗,2.方向：,常见的点电荷电场分布,+,+,为了形象的描述电场，引入电场线注意：电场这种物质客观存在，但电场线并不存在！,（1）两点电荷连线中点o处场强为零，该点无电场线；（2）两点电荷中点o附近电场线非常稀疏，场强较小；（3）沿两点电荷连线的中垂线，电场强度方向与连线垂直，电场强度先由小变大，再由大变小；（4）关于o点对称的任何两点，场强大小相等，方向相反,电场线的疏密程度反映了该点的电场强度大小,电场线的切线方向为该点电场强度方向,定义式，适用于一切电场,仅对真空中点电荷产生的电场适用,q是检验电荷，E与q无关,Q是场源电荷，E与Q成正比,VS,例1下列说法中正确的是：场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中的电荷的带电量场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中kq2/r2是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，定义式E=F/q中无论q值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变,ACD,例2.关于电场强度的方向，下列说法正确的是()A、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷 所受的电场力的方向相同 B、电场中某点的场强方向与正电荷在这一点所 受的电场力的方向相同 C、电场中某点的场强方向与放在这一点的电荷 的种类有关 D、电场中某点的场强方向与在这一点放不放入 电荷无关,BD,例3.电场中有一点P，下列说法正确的是()A.若放在P点的点电荷的电量减半，则P点的场强也减半B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零C.P点的场强越大，则同一电荷在P点所受电场力越大D.P点的场强方向为检验电荷在该点受力方向,答案 C,+Q,A,例4.设：试探电荷的电荷量q=+5.010-9C，测得它在电场中的A点受到的电场力为F=3.010-4N，求：A点的场强？,如果改用电荷量为q=+6.010-9C的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？,解：E=F/q=3.010-4N/(5.010-9C)=6.0104N/C,场强方向：水平向左,-Q,B,例5.在一带负电的导体A附近有一点B,如在B处放置一个q1=-2.010-8C的电荷，测得其受到的电场力大小为F1=4.010-6N、方向水平向右，则B点的场强？如果换用一个q2=4.010-7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？,解:EB=F1/q1=4.010-6N/(2.010-8C)=2.0102(N/C)场强的方向：水平向左,A,F2=q2EB=4.010-7C2.0102N/C=8.010-5N方向：水平向左,EB=F2/q2=8.010-5N/(4.010-7C)=2.0102(N/C)B处场强的大小方向不变,一点电荷Q=2.010-8C，在距此点电荷30cm处，该点电荷产生的电场的场强是多大？,+Q,r,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6.关于电场，下列叙述正确的是()A.以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强度大C.在电场中某点放入检验电荷q，该点的场强为EF/q，取走q后，该点场强不为零D.电荷在电场中某点所受电场力很大，则该点的电场强度一定很大,【答案】C,例7.关于电场力和电场强度，以下说法正确的是:,A.一点电荷分别处于电场中的A、B两点，电荷受到的电场力大则该处场强大B.在电场某点如果没有检验电荷，则电场力为零，电场强度也为零C.电场中某点场强为零，则检验电荷在该点受到的电场力为零D.一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为r的球面上各点所受电场力相同,AC,例8.关于电场强度，下列说法正确的是（）A.E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成反比 B.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 C.F=kQ1Q2/r2 得，公式 E=kQ1/r2 是点电荷Q1产生 的电场在点电荷Q2 处的场强大小 D.由公式E=kQ/r2 可知，在离点电荷非常近的地方（r0），电场强度E 可达无穷大,答案：AC,例9.场源电荷Q=210-4C，是正点电荷，检验 电荷q=210-5C，是负电荷，它们相距r=2m且都在真空中，如图所示。求：(1)q 所在的B点的场强EB?(2)q 受到的电场力?(3)只将q换为q=410-5C 的正点电荷，再 求受力及B点的场强?(4)将受力电荷拿去后再求B点场强?,答案：（1）EB=4.5105N/C（2）F=9N（3）18N，EB=4.5105N/C（4）EB=4.5105N/C,如果场源是多个点电荷，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矢量和。,电场强度的叠加,平行四边形法则定则,例10.如图所示，在真空中有两个点电荷Q13.0108C和Q23.0108C，它们相距0.1m。求电场中A点的场强大小？A点与两个点电荷的距离r相等，r0.1m。,解：EE1cos600E2cos600 2 E1cos600 2kQ1cos600r2 2.7104 NC,Q1,Q2,A,E1,E2,E,例11.真空中，两个等量异种电荷电量数值均为q，相距为r。两点电荷连线中点处的电场强度的大小为 A.0 B.2kqr2 C.4kqr2 D.8kqr2,答案 D,例12.如图所示，两个点电荷+q与+9q静止于真空 中，相距为r.求：（1）二者连线中点A的场强？（2）求场强为0的点的位置？,A,答案：（1）EA=32kq2/r2，方向指向+q;（2）该点在两电荷的连线上，且与q距离r/4,13、如图2所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为9103N/C，在电场内一水平面上作半径10cm的圆，圆周上取A、B两点，AO连线沿E方向，BOAO，另在圆心O处放一电量为10-8C的正点电荷，则A处场强大小EA=_，B处场强的大小EB=_，方向为_,图2,1.27104N/C,斜向下45,0,基本知识点,电场,客观存在、特殊物质,电场强度,E=F/q,E=kQ/r2,特例,电场的叠加,矢量运算,基本思想方法,比值定义法：E=F/q,试探电荷（理想模型）,小结,谢谢指导,曹野,