高中选修3-1物理《1.3电场强度》ppt课件免费下载
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我们刚接触的一种力——静电力(库仑力)
必须接触才可能产生的力:
1、弹力:支持力、压力、拉力……
2、摩擦力(滑动摩擦力、静摩擦力);
不需要接触就可以产生的力:
1、重力;
2、万有引力;
3、静电力;
3、电场强度
人教版 选修 3-1-1《静电场》
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。
——牛顿
19世纪30年代,法拉第提出一种观念,认为在电荷的周围存在着由它产生的电场(electric field),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。
让我们一起来想象这个“电场”:
1、看不见、摸不着;
2、只要存在电荷,它就存在;
电场就好像“香味场”,香料包打开后,周围的空间都弥漫着它的香味。尽管看不到摸不着,但的确存在。
一、电场(electric field)
1)、检验方法:
把一个带电体放入其中,看是否受到力的作用。
二.电场强度:
1、电场的检验
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场?
2)、试探电荷:
能否就用试探电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱?
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,也称点电荷。
F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定,跟电荷q无关,是反映电场性质的物理量。
结果表明,在电场中的同一点,比值F/q是恒定的;在电场中的不同点,比值F/q一般是不同的。
在物理学中,就用比值F/q来表示电场的强弱。
2.电场强度:
1)定义:
放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值,叫做这一点的电场强度,简称场强。
2) 公式:
3) 单位:
牛顿/库仑(N/C)
4) 方向:
跟正电荷在该点所受电场力 F 的方向相同
矢量
如果Q是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背
离Q;如果Q是负电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并
指向Q。(“离+Q而去,向-Q而来”)
例.在电场中A处放点电荷+q,其受电场力为F,方向向左,则A处场强大小为 ,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
5)理解:
(3)由电场本身的性质决定,与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。
(2)电场强度是反映电场强弱和方向的物理量。
(4)电场力:F=qE
仅指电荷在电场中的受力
是反映电场本身性质的物
理量,其大小表示电场的强弱
定义式:
计算式:
E的大小只决定于电场本身,与电荷q无关
F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定
E是矢量,其方向与正电荷
(+q)在该点受到的电场力的方向相同
F是矢量,其方向对于正电荷(+q),F与E同向;对于负电荷(-q),F与E反向
E的单位:
F的单位:
E=F/q
F=qE
牛/库 (N/C)
牛 (N)
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
点电荷Q在真空中形成的电场中,不同点的场强是不同的,那么场强的大小由什么因素决定?
1、点电荷的电场
定义式,适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷,E与q无关
Q是场源电荷,E与Q成正比
1、关于 ……①和 ……②,下列说
法中正确的是( )
(1)①式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中电荷的电量
(2)①式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是产生电场电荷的电量
(3)②式中,q是放入电场中的电荷的电量
(4)②式中,Q是产生电场的电荷的电量
A、(1)(3) B、(2)(3)
C、(1)(4) D、(2)(4)
C
2、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力,q是放入电场中的电荷的电量
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
无论定义式E=F/q中的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
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,如何求某点的场强?
3、电场的叠加:
在几个点电荷共同形成的电场中,某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫做电场的叠加原理。
2)、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
= 2E1cos60°
代入数值得:E=2.7×104 N/C
合场强E的大小为
E= E1cos60°+ E2cos60°
解:点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2,
巩固练习
练习. 如图,在x轴上的x = -1和x =1两点分别固定电荷量为- 4Q 和+9Q 的点电荷。求:x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点处的合场强方向。
四、电场线
1、定义:电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的切线方向,都和该点的场强方向一致。
2、电场线的特征
1)、电场线密的地方场强强,电场线疏的地方场强弱
2)、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷,孤立的正电荷(或负电荷)的电场线止于(或起于)无穷远处点
3)、电场线不会相交,也不会相切
4)、电场线是假想的,实际电场中并不存在
5)、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
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。
3、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
c、在中垂面(中垂线)上,与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。
3)、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况
特点:
a、两点电荷连线中
点O处场强为0
b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为0
c、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同向的直线
b、电场线的疏密反映场强大小,电场方向与电场线平行
a
b
A
B
a
B
例:如图为一条电场线,下列说法正确的是:
( )
A、EA一定大于EB
B、因电场线是直线,所以是匀强电场,故
EA=EB
C、A点电场方向一定由A指向B
D、AB两点的场强方向不能确定
A
B
C
例:正检验电荷q在电场中P点处开始向Q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场可能是:( )
A
B
C
D
P
Q
P
Q
P
Q
P
Q
C
例 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹,这个说法正确吗?
答:这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹,因为运动轨迹的切线方向是速度的方向,而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向(负电荷则相反)。要使两条曲线能重合,要满足一些特殊条件,例如:①电场线是直线;②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上;③电荷只受电场力作用。
是非题
(A)若将放在电场中某点的电荷q改为-q,则该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,则该点的电场强度变为零。
(C)沿电场线方向,场强一定越来越小。
(D)若电荷q在A处受到的电场力比B点时大,则A点电场强度比B点的大。
(E)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。
(F)已知A、B为某一电场线(直线)上的两点由此可知,A、B两点的电场强度方向相同,但EA和EB的大小无法比较。