电荷的相互作用电场.ppt

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1、B 电荷的相互作用 电场,一、电荷间的相互作用：,1、同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。,2、库仑定律：,在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。,公 式：,条件：真空、点电荷,K叫静电力恒量,3、点电荷：,点电荷是理想化的物理模型，当带电体的大小、形状与两带电体之间的距离相比可以忽略不计时，就可以看成点电荷。,K的物理意义:,两个带电量都为1C的点电荷，且相距1m时，它们之间的电场力是9.0109N。,库仑扭秤,静电力恒量K值计算,设A点Q和C点q两个点电荷之间库仑力为F，均质杆AB长度为L,当竖直石英丝受扭矩M和

2、力矩平衡时有：,M=FL/2,而M=a，式中石英丝扭转角度，a为常数。于是库仑力F为：,F=2M/L=2a/L=KQq/r2,最后得静电力恒量K=2ar2/QqL,练习：,1、在真空中，点电荷A所带电荷量为4C，点电荷B所带电荷量为1C。如果它们相距0.2m，则点电荷B所受静电力的大小、方向如何？,2、两个小球分别带有电荷量0.0002C和0.0008C，在真空中的作用力为0.9N，求两球间的距离r。,库仑定律:F=kQq/r2=4 1 9109/0.22N=9 1011N(引力),由库仑定律：F=kQq/r2得,r=(kQq/F)1/2=(9 109 0.0002 0.0008/0.92)1

3、/2m=40m,3、两个点电荷q1和q2，q1=q，q2=4q，当它们相距为r时，相互作用力为F，则当q2 改为2q，相互距离缩短为r/2时，它们的相互作用力为多少？,4、在真空中，点电荷A所带电荷量为4106 C，点电荷B所带电荷量为1106 C，它们相距r0.2m。在它们中间放一点电荷C，其电荷量为1106 C。求电荷C所受到的静电力。,因为F与Q、q的乘积成正比，与r2成反比。所以F=2F,A、C之间电场力FAC=3.6N(斥力)B、C之间电场力FBC=0.9N(斥力)C受到的合力F=2.7N(指向B),5、有A、B两个正点电荷，A电荷的电荷量是B电荷电荷量的4倍，两电荷相距0.3m，在

4、它们的连线上放一检验电荷q，问应放在什么位置时检验电荷才能获得平衡？,FA=4kq2/(0.3-x)2=kq2/x2=FB,设检验电荷q距B点x,则q平衡时有FA=FB,解得x=0.1m,6、关于点电荷的说法，正确的是：A只有体积很小的带电体才能看成点电荷B体积很大的带电体一定不能看成点电荷C当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D一切带电体都可以看成点电荷,C,+,+,-,1、电场的定义：电荷的周围空间存在的一种特殊物质叫电场,2、电场的基本特性是对放入电场中的电荷产生力的作用，该力称为电场力。,F,F,二、电场,+,+,F,F,1,2,电荷

5、相互作用的描述,三、电场的描述：,1、电场强度：,（1）意义：电场强度是描写电场中各处电场强弱的物理量，是矢量，用E表示。,（2）定义：,放在电场中某点的电荷所受电场力F与它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。,即E,方向:是与正电荷在该处受到的电场力方向相同。,国际单位：牛/库仑,单位符号：N/C,而电场力F=Eq,注意F的大小和方向与E、q均有关。,+,+,+,FA,Q,A,B,FB,比较AB二处电场的强弱,同一个电荷分别放在AB二处,FAFB,+,Q,A,B,说明A处的电场比B处强,如何定量描写电场各点的强弱呢?,+,描述电场中各点关于电场力强弱和方向的物理量叫-电场强度,Q,+,FA

6、,q,+,B,FB,q,A,用检验电荷+q受到的电场力来定义,EA=FA/q,EB=FB/q,例1、为测定某电场中P处的电场强度,将一电荷量为q=+210-6库仑的检验电荷引入P处,测得电场对它的电场力为F=510-5牛.方向水平向右.求电场在P处的电场强度E的大小和方向.,P,+,F,根据电场强度的定义:E=F/q,P处的电场强度EP=25N/C.又因为,q是正电荷,所以EP的方向与F的方向相同,水平向右.,若将P处的检验电荷拿走，P处的场强会变成零吗？,电场强度是描述电场自身性质的物理量,故与检验电荷q是否存在、其电荷量多大、受到电场力F多大等因素无关.,为测定某电场中P处的电场强度,将一

7、电量为q=+210-6库仑的检验电荷引入P处,测得电场对它的电场力为F=510-5牛.方向水平向右.求电场在P处的电场强度E的大小和方向.,P,EP=25N/C,若q的电量变为-410-6C,P处的电场强度会变吗?为什么?q受到的电场力会变吗?为什么?,电场强度是描述电场自身性质的物理量,与检验电荷q的大小无关.,场强不会变,电场力会变F=Eq电场力大小和方向都会变。,练习：,1、一电荷量为q 2.010-7 C的点电荷，它在电场中某点所受电场力F2.0105 N，则该点的电场强度E_N/C；若把电量q 5.010-7 C的点电荷放到该点，则该点的电场强度E_N/C，该点电荷受到的电场力大小F

8、 N。,2、将一电荷量为q1010 C的点电荷放在电场中的P点，它受到的电场力大小为106 N，方向向左。由此可知，P点的电场强度大小为_ N/C，方向_。,100,100,5.0105,1.0104,向右,例2、为测量某电场中M处的电场强度EM，将一点电荷q=-10-6C，引入M处，受到电场力F=510-5牛.方向水平向右，求电场在M处的电场强度大小 和方向。,电场,EM？,-,F=510-5N,检验电荷q,EM=50N/C，方向与F相反,EM,思考：1、在M处引入一个带正电检验电荷时，其所受电场力将是什么方向？M处的电场强度会变吗？（）2、若例2中电场是由左侧点电荷产生，则场源点电荷是什么

9、电性？（）,向左、不变,负电,例3、在点电荷+Q的电场中某处P点,距Q为R,求P处的电场强度的大小和方向。,R,电场,将一点电荷+q(检验电荷)引入P处,根据库仑定律,q受到电场力:F=KQq/R2.方向沿连线相斥.,+,P,F=KQq/R2,根据电场强度的定义:E=F/q=(KQq/R2)/q=KQ/R2,方向:与F相同,即沿QP连线向外.,例4、在点电荷Q的电场中某处P点,距Q为R,求P处的电场强度的大小和方向。,R,电场,将一点电荷+q(检验电荷)引入P处,根据库仑定律,q受到电场力:F=KQq/R2.方向沿连线相吸引.,+,P,F=KQq/R2,根据电场强度的定义:E=F/q=(KQq

10、/R2)/q=KQ/R2,方向:与F相同,即沿PQ连线指向Q.,（3）点电荷产生的场强：,E=,（为场源电荷的电荷量）,点电荷Q=+810-4C的电场中,距Q为3米的P点的电场强度有多大?什么方向?在距Q为6米的M处,电场强度多大?什么方向?在M处放一q=-210-6C的点电荷,所受电场力有多大?什么方向?,根据E=KQ/R2,根据E=KQ/R2,RM=2RP,EM=(1/4)EP=2105 N/C,-,FM=EMq=0.4N,EM,+,+,Q,Q,2L,P,E1,E2,EP,1、求在AB垂直平分线上P点和O点 的电场强度大小和方向,d,O,一正点电荷沿中垂线由O向上运动时所受电场力怎么变?,

11、A,B,EA=KQ/L2,EB=KQ/L2,EO=0,拓展：场强的叠加,（先变大，后变小，最后为零）,-,+,Q,Q,2L,P,E1,E2,EP,2、求在AB垂直平分线上P点和O点的电场强度大小和方向,d,O,一正点电荷沿中垂线由O向上运动时所受电场力怎么变?,A,B,EA=KQ/L2,EB=KQ/L2,EO=2KQ/L2,（一直变小，最后为零）,-,+,Q,2Q,2L,O,A,B,3、相距2L二点电荷，电量分别为Q，-2Q。求它们连线中点处的电场强度的大小和方向。,A处正电Q在o点产生的场强EA=kQ/L2,B处负电2Q在o点产生的场强EB=2kQ/L2,由于它们方向相同，所以o点的场强为E

12、0=3kQ/L2,方向向右。,2、电场线：,为形象地描写电场中各点电场强度的分布情况而人为假想的曲线叫电场线.,（1）引入：,在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线叫做电场线,（2）电场线：,（3）几种常见的带电体周围的电场线分布,正点电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远,负点电荷的电场线从无限远处延伸到负电荷,等量异种电荷的电场线从正电荷出发到负电荷终止,等量同种点电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，或从无限远延伸到负电荷,（4）电场线的特点：,电场线始于正电荷（或无限远处），终止于负电荷（或无限远处），是一系列不闭合的曲线。,电场线上每一点的切线

13、方向跟该点的场强方向一致,电场线的疏密程度表示电场强度的大小：电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小,b,a,EaEb,任何两条电场线不能相交,电场中某处的场强大小和方向是唯一确定的，如果两条电场线相交就不能唯一地确定出场强方向。,四、匀强电场：,1、在电场某一区域里，如果各点的电场强度大小和方向都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场，E为常数。,2、匀强电场的电场线：是一组等间隔的平行线,3、在匀强电场的区域内，由于电场强度不变，故点电荷受到的电场力大小为F=Eq，方向与 电场线平行。,4、匀强电场的实例：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之

14、间电场除边缘附近外都是匀强电场,练习：,1、关于电场线，下列说法中错误的是（）A、电场线上各点的切线方向，表示该点电场 强度的方向B、电场线总是从正电荷出发，到负电荷中止 的一系列曲线C、电场中任何两条电场线不会相交D、电场线是客观存在的,BD,2、在系列各图中，比较A、B两点场强的大小。,A,B,3、在右图中，分别画出质子在A点、电子在B点所受电场力的方向。,EAEB,EA=EB,+,4、如图所示，A、B为正的点电荷所形成电场中的两点，以下说法中不正确的是（）,A,B,A、A点的电场强度比B点大,B、正电荷q在A点受电场 力比在B点大,C、在电场力作用下，正电荷q总由A向B运动,D、若q为负

15、电荷从A到B，电荷要克服电场 力做功,C,5以下关于电场线的叙述，正确的是（）A电场线是电荷移动的轨迹B电场线是仅受电场力作用且从静止开 始运动的电荷的运动轨迹C仅受电场力作用时，电荷不可能沿电 场线运动D电荷的运动轨迹有可能与电场线重合,D,6某电场的电场线分布如图所示，则某点电荷在a点和b点所受电场力的大小关系是（）AFa=Fb B.FaFb C.FaFb D由于未说明电荷的正负，因而无法比较其大小,B,7、如图所示为电场中的一根电场线，在该电场线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示两处场强的大小，则（）Aa、b两点的场强方向相同B因为电场线由a指向b，所以EaEbC因为电场线是直线，所以

16、Ea=EbD因为不知道a、b附近的电场线分布情况，所以不能确定Ea、Eb的大小关系,AD,8、如图是某电场中的电场线，在该电场中有A、B两点，若电荷仅受电场力作用，下面结论正确的是（）AA点的场强比B点的场强大BA点的场强方向与B点的场强 方向相同C将同一点电荷分别放在A、B 两点，放在A点的加速度比放在B点的加速度大D因为A、B两点没有电场线通过，所以电荷放在这两点不会受电场力作用,AC,9点电荷q在电场中的A、B两处所受的电场力大小相等，方向相同，则（）AA、B两点一定在同一根电场线上B该电场一定是匀强电场C该电场可能是一个点电荷形成的电场D该电场可能是等量异种电荷形成的电场,D,10如图所示，点电荷Q固定，虚线是带电量为q的微粒的运动轨迹，q仅受电场力作用。a、b是轨迹上的两个点，b离Q较近，下列判断正确的是（）AQ与q的带电一定是一正一负B不管Q带什么性质的电荷，a点的场强 一定比b点的小C微粒通过a、b两点时，加速度方向都 是指向QD微粒通过a时的速率比通过b时的速率大,ABC,