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1、 1 3电场电场强度 三 点电荷的电场强度 一 电场 二 电场强度 四 电场的叠加 六 匀强电场 五 电场线 物质 一类是实物物质 即由分子 原子等微粒构成的物质 如水 铁块等 一类是场 如电场 磁场 引力场等 场是客观存在的一种特殊物质形态 两电荷不直接接触 它们之间的相互作用是怎样产生的 B A 1 电场电荷周围空间里存在的一种特殊形态的物质称为电场2 静电场存在于静止电荷周围的电场称为静电场3 电场力电荷间的相互作用力称为电场力 4 电场的基本性质 对放入其中的电荷具有力的作用 电荷和电荷间的作用力是通过电场来实现的 一 电场 用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场 电场的基本性质
2、对放入其中的电荷有力的作用 检验电荷 试探电荷 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 场源电荷 产生电场的电荷 电场的研究 如图所示 在电荷Q的电场中 放入试探电荷q 如图所示 在场电荷Q形成的电场中A点 分别放一检验电荷 q 2q 3q 分别计算检验电荷所受的电场力大小和F q的比值 思考 结论 F q能反映电场中某点电场的力的性质 电场的强弱 2 电场中不同的点 同一电荷所受力也不同 比值F q一般是不同的 1 电场中的同一点 不同电荷所受力不同 比值F q是一定的 问题2 实验现象 分析 对电场中某点来说 电场的强弱是一定的 但把不同的检验电荷放在电场中同
3、一点时 所受的电场力是不同的 这说明了电场力并不能反映电场中某点的电场的强弱 实验表明 在电场中同一点 F q这一比值是不变的 比值的大小 反映了这一点电场的强弱 而跟检验电荷无关 这个比值我们称之为电场强度 放入电场中某一点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做电场强度 1 定义 2 定义式 二 电场强度 q表示检验电荷的电量 规定电场中某点的电场强度方向跟正电荷在该点所受电场力的方向相同 3 方向 当q为正电荷时 F与E同向 当q为负电荷时 F与E反向 4 单位 N C 牛 库 V m 伏 米 5 说明电场中任一点电场强度E的大小都是由电场本身的性质来决定的 与该点有无检验电荷或者放
4、入的检验电荷q的大小无关 6 物理意义 描述电荷在电场中所受的电场力的性质 练习 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 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 课堂训练 1 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 CP点的场强越大 则同一电荷在P点受到的电场力越大 DP点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 C 课堂训练 2 真空中有一电场 在电场中的P点放一电量为4 10 9C的试探电荷 它受到的电场力2 10 5N 则P点的场强度N C
5、 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 5 103 1 10 5 5 103 课堂训练 点电荷在r处的电场强度大小为 三 点电荷的电场强度 在点电荷Q形成的电场中 距Q为r的P点 检验电荷受到的电场力为 根据电场强度的定义 可知P点的电场强度大小为 Q表示场源电荷的电量 真空中点电荷的场强 由库仑定律和场强的定义式推导 1 大小 2 场强方向 正点电荷电场方向背离电荷负点电荷电场方向指向电荷 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 定义式 适用于一切电场
6、 仅对点电荷的电场适用 q是检验电荷 但E与q无关 Q是场源电荷 E与Q成正比 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 如何求某点的电场强度呢 因为电场强度是矢量 若几个点电荷同时存在 这时某点的电场强度 等于各个点电荷在该点单独产生的电场强度的矢量和 四 电场的叠加 电场的叠加 矢量运算法则 平行四边形法则 练习如图所示 在真空中有两个点电荷Q1 3 0 10 8C和Q2 3 0 10 8C 它们相距0 1m 求电场中A点的场强 A点与两个点电荷的距离r相等 r 0 1m E E1cos600 E2cos600 2E1cos600 2kQ1cos600 r2 2 7 104V
7、 m Q1 Q2 A E1 E2 E合 练习真空中 两个等量异种电荷电量数值均为q 相距r 两点电荷连线中点处的电场强度的大小为A 0B 2kq r2C 4kq r2D 8kq r2 答案D 我们可以在电场中画出一系列带箭头的曲线 使这些曲线上每一点的切线方向 都和该点的电场强度方向相同 这些曲线叫做电场线 1 电场线 五 电场线 2 几种典型的电场线 正点电荷形成的电场线 负点电荷形成的电场线 等量异种电荷形成的电场线 等量同种电荷形成的电场线 4 电场线的特点 3 电场强度大的地方电场线密 电场强度小的地方电场线疏 1 电场线不是实际存在的线 是理想化模型 2 电场线始于正电荷 或无限远处
8、 终止于负电荷 或无限远处 不闭合 不相交 4 电场线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 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 3 等量同种点电荷形成的电场中电场线分布 特点 a 两点电荷连线中点O处场强为0b 两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏 但场强
9、并不为0c 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 点电荷与带电平板的电场中电场线的分布 特点 a 以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称 b 电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布 而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线 c 在带电平板表面场强与平板垂直 练习1 根据场强的定义式E F q可以知道A 电场中某点的场强跟放入该点的电荷所受的电场力成正比 跟放入该点的电荷的电荷量成反比B 电场中的某一点 如果不放入检验电荷 则该点的场强为零C
10、 电场中的某一点 如果不放入检验电荷 则该点的场强为无穷大D 电场中的某一点 不管放不放入检验电荷 也不管检验电荷的电荷量是多少 该点的场强都是一定的 答案D 解 1 P点的电场强度大小为 电场强度方向与放在P点的负点电荷所受电场力的方向相反 2 在与场源电荷Q相距r 30cm的P点 q 4 0 10 9C的负点电荷受到的电场力F 2 0 10 5N 方向指向Q 如图所示 1 求P点电场强度的大小和方向 2 Q为何种电荷 其电荷量是多少 2 因为场源电荷Q对负点电荷q产生的是吸引力 因此 Q应该是正电荷 根据点电荷的电场强度公式 正电荷的电荷量为 3 源关于电场 下列叙述正确的是 A 以点电荷
11、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E F 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 则该点电场一定很大 C 4 场电荷Q 2 10 4C 是正点电荷 检验电荷q 2 10 5 是负电荷 它们相距r 2m且都在真空中 如图所示 求 1 q受的电场力 2 q所在的B点的场强EB 3 只将q换为 4 10 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 5 氢原子中 电子和质子的平均距离是5 3 10m 问质子在这个距离处产生的电场强度是多大 电子受到的电场力是多大 分析 质子在电子处产生的电场强度方向和电子受到电场力的方向如图所示 解 质子产生的电场强度大小为 电子受到的电场力大小为
