《电场强度》教学用课件

1.3 1.3 电场强度电场强度1.3 电场强度1 两电荷不直接接触，它们之间的相互两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的作用是怎样产生的?B+A+两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的?B 2电场电场电荷电荷A电荷电荷B电荷间相互作用力通过电场发生电荷间相互作用力通过电场发生 场与实物是物质存在的两种不同形式场与实物是物质存在的两种不同形式电场电荷A电荷B电荷间相互作用力通过电场发生 场与实物是物质3一一.电场：电场：电场是电场是存在于带电体周围的一存在于带电体周围的一种特殊种特殊物质物质。一.电场：电场是存在于带电体周围的一种特殊物质。4电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。电场的强弱是与位置有关的。电场的强弱是与位置有关的。电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。电场的强弱是与位5实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为的，称为试探电荷试探电荷，或，或检验电荷检验电荷；被检验的电场是电荷被检验的电场是电荷O所激发的，所有电荷所激发的，所有电荷O称为称为场源电荷场源电荷，或，或源电荷源电荷。电荷量和尺寸充分小电荷量和尺寸充分小P1 P2 P3OF实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称6FA BA+q+Q+q 根据库仑定律根据库仑定律 r rA A r F FB BF=kQ1Q2r2可知，可知，FB能否用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱？能否用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱？同一试探电荷，在电场的不同点，受到的静电力不相同一试探电荷，在电场的不同点，受到的静电力不相同。同。FA BA+q+Q+q 根据库仑定律F=kQ1Q7能否用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱？能否用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱？即使在电场的同一点，不同电荷量的试探电荷，受到即使在电场的同一点，不同电荷量的试探电荷，受到的静电力也不相同。的静电力也不相同。电场强度教学用课件8结论结论:F/qF/q能能反反映映电电场场中中某某点点电电场场的的力力的的性性质质电场的强弱电场的强弱。2.2.电场中电场中不同不同的点，同一电荷所受力也的点，同一电荷所受力也不同，比值不同，比值F/qF/q一般是一般是不同不同的。的。1.1.电场中的电场中的同同一点，不同电荷所受力不一点，不同电荷所受力不同，比值同，比值F/qF/q是是一定一定的的。问题问题2实验现象：实验现象：结论:2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一9二二.电场强度电场强度1.1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q q的的比值比值，叫做该点的电场强度，叫做该点的电场强度，简称场强。简称场强。3.3.单位：牛单位：牛/库库(N/C)(N/C)伏伏/米米(V/m)(V/m)1 V/m=1N/C 1 V/m=1N/C（适用于任何电场）2.2.物理意义：电场强度是描述电场强弱的物理量物理意义：电场强度是描述电场强弱的物理量二.电场强度1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它104.4.电场强度是矢量电场强度是矢量物理学中规定：电场中某点的电场强度方向跟物理学中规定：电场中某点的电场强度方向跟正电荷正电荷在该点所受电场力方向相同在该点所受电场力方向相同 +Q+q+Q-qFAEAFAEA根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力方向跟该点电场强度方向相反方向跟该点电场强度方向相反4.电场强度是矢量+Q+q+Q-qFAEAFAEA根据规定：11注意：场强反映电场力的性质，电注意：场强反映电场力的性质，电场中某点的场强的大小和方向由电场中某点的场强的大小和方向由电场本身决定，场本身决定，与放入的试探电荷无与放入的试探电荷无关关。注意：场强反映电场力的性质，电场中某点的场强的大小和方向由电12练习：练习：在电场中在电场中A A处放点电荷处放点电荷+q+q，其受电场力为，其受电场力为F F，方向向左，则，方向向左，则A A处场强大小处场强大小 ，方向为方向为 ；若将若将A A处放点电荷为处放点电荷为2q2q，则该处电场强，则该处电场强度大小为度大小为 ，方向为，方向为 。练习：13 点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？特点呢？式中式中Q Q是场源电荷大小，是场源电荷大小，r r是场中某点到场源电荷的距离是场中某点到场源电荷的距离如果以如果以Q Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。小相等。点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？14适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义定义式，适定义式，适用于一切电用于一切电场场仅对点电荷仅对点电荷的电场适用的电场适用q q是检验电是检验电荷，荷，E E与与q q无关无关Q Q是场源电是场源电荷，荷，E E与与Q Q成成正比正比和的区别：适用范围电荷的意义定义式，适用于一切电场仅对点电荷的电场适用15QrPrQP 一个半径为一个半径为R的的均匀均匀带电球体（或球带电球体（或球壳）在外部产生的电场与一个位于球心的、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电荷量相等的点电荷产生的电场相同QrPrQP 一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产16E+E-E合合电场强度的叠加电场强度的叠加PQ1Q2 电场强度是矢量，合成应遵循电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则平行四边形法则E+E-E合电场强度的叠加PQ1Q2 电场强度是矢量171 1、电场中有一点、电场中有一点P P，下列哪些说法正确的是（，下列哪些说法正确的是（）A A 若放在若放在P P点的试探电荷的电量减半，则点的试探电荷的电量减半，则P P点点的场强减半。的场强减半。B B 若若P P点没有试探电荷，则点没有试探电荷，则P P点的场强为零。点的场强为零。C PC P点的场强越大，则同一电荷在点的场强越大，则同一电荷在P P点受到的点受到的电场力越大。电场力越大。D PD P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向C课堂训练课堂训练1、电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（）C课堂训练182 2、真空中有一电场，在电场中的、真空中有一电场，在电场中的P P点放一电点放一电量为量为410410-9-9C C的试探电荷，它受到的电场力的试探电荷，它受到的电场力 210210-5-5N N，则，则P P点的场强度点的场强度 N/CN/C；把试探电荷的电量减少为；把试探电荷的电量减少为210210-9-9C C，则，则检验电荷所受的电场力为检验电荷所受的电场力为 N N。如果把这个试探电荷取走，则如果把这个试探电荷取走，则P P点的电场强度点的电场强度为为 N/CN/C。5103110-551032、真空中有一电场，在电场中的P点放一电量为410-9C的193 3、关于电场强度，下列说法正确的是（关于电场强度，下列说法正确的是（）A A E E=F/qF/q，若，若q q减半，则该处的场强变为原来减半，则该处的场强变为原来的的2 2倍倍 B BE E=kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与Q Q成正比，而与成正比，而与r r平方成反比平方成反比 C C在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面上，为半径的球面上，各点的场强均相同各点的场强均相同 D D电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向到的电场力的方向B3、关于电场强度，下列说法正确的是（）B204 4、在真空中有两个点电荷、在真空中有两个点电荷q q1 1和和q q2 2，分别位，分别位于于A A和和B B，相距，相距20 cm20 cm，q q1 1为为410410-8-8 C C，q q2 2为为810810-8-8 C C。则在。则在ABAB连线上连线上A A点的外点的外侧离侧离A A 点点20 cm20 cm处的处的D D点场强大小、方向点场强大小、方向如何如何?4.5104.5103 3 N/C N/C，方向由，方向由D D指向指向A A。4、在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，相距2021我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？电场线：电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。EAEBEC我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？EAEBEC22五、电场线五、电场线 电场线是用来形象地描述电场强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。电场线上弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的每一点的切线方向切线方向，都和该点的，都和该点的场强场强方向方向一致。一致。五、电场线 电场线是用来形象地描述电场强弱与23正、负点电荷的电场中电场线的分布正、负点电荷的电场中电场线的分布正、负点电荷的电场中电场线的分布24等量同种点电荷形成的电场中电场线分布等量同种点电荷形成的电场中电场线分布等量同种点电荷形成的电场中电场线分布25等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布26电场线的特征电场线的特征4 4、电场线不会相交，也不会相切、电场线不会相交，也不会相切5 5、电场线、电场线密密的地方场强的地方场强大大，电场线，电场线疏疏的地方的地方场强场强小小3 3、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤、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（或起立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点于）无穷远处点1 1、电场线是、电场线是假想假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中并不存在2 2、电场线不是闭合曲线、电场线不是闭合曲线电场线的特征4、电场线不会相交，也不会相切5、电场线密的地方27特点：特点：a a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处、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，与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。方向不同。几种常见电场中电场线的分布及特点几种常见电场中电场线的分布及特点1 1、正、负点电荷的电场中电场线的分布、正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大几种常见电场中电28特点：特点：a a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强、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）垂直方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直2 2、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布c c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点中点0 0等距离各点场强相等。等距离各点场强相等。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293 3、等量同种点电荷形成的电场中电场线分布、等量同种点电荷形成的电场中电场线分布特点：特点：a a、两点电荷连线中点、两点电荷连线中点O O处场强为处场强为0 0b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为疏，但场强并不为0 0c c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏变密后变疏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304 4、匀强电场、匀强电场特点：特点：a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故、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匀强电场的电场线是平行等距平行等距的直线的直线b b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行电场线平行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31点电荷与带电平板的电场中电场线的分布点电荷与带电平板的电场中电场线的分布 特点：特点：a a、以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称、以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称b b、电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电、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场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线分线c c、在带电平板表面场强与平板垂直、在带电平板表面场强与平板垂直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32如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（说法正确的是：（）A A、这个电场只能是负电荷的电场、这个电场只能是负电荷的电场B B、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处受到的电场力两处受到的电场力F FB BFFA AC C、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处的加速度大小，两处的加速度大小，a aA AaaB B （不计重力）（不计重力）D D、负电荷在、负电荷在B B点处受到的电场力方向沿点处受到的电场力方向沿B B点切点切 线方向线方向ABB如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（33真空中的真空中的A A、B B两点分别放置有异种点电荷两点分别放置有异种点电荷Q Q1 1、Q Q2 2，已知它们间的库仑力为，已知它们间的库仑力为10N10N，电荷量分别为，电荷量分别为Q Q1 1=2X10=2X10-4-4C C，Q Q2 2=-2X10=-2X10-4-4C C，ABAB连线的中点连线的中点O O点的点的电场强度是多少？若将电场强度是多少？若将Q Q2 2换成与换成与Q Q1 1电荷量和电电荷量和电性完全相同的电荷，性完全相同的电荷，ABAB连线的中点连线的中点O O的电场强度的电场强度又是多少？又是多少？ABQ1Q2O真空中的A、B两点分别放置有异种点电荷Q1、Q2，已知它们间34如图所示，在如图所示，在A A点处有一点电荷带有电荷量点处有一点电荷带有电荷量+4q+4q，在，在B B点处有一点电荷带有电荷量点处有一点电荷带有电荷量-q-q，ABAB相相距距r r。（1 1）求电场强度为零的位置。求电场强度为零的位置。（2 2）若在该位置放入电荷量为）若在该位置放入电荷量为-4q-4q的点电的点电荷，求其所受电场力荷，求其所受电场力ABr如图所示，在A点处有一点电荷带有电荷量+4q，在B点处有一点35解：设点的电场强度为零，由题意可知点一定解：设点的电场强度为零，由题意可知点一定在连线上点右侧设距离为在连线上点右侧设距离为ABr点在点产生的场强大小点在点产生的场强大小 方向向右方向向右点在点产生的场强大小点在点产生的场强大小 方方向向左向向左因为点的合场强等于零因为点的合场强等于零解得解得r r所以所以电场强度为零的位置在连线上并距离点右侧为电场强度为零的位置在连线上并距离点右侧为r rR解：设点的电场强度为零，由题意可知点一定在连线上点36PQPQPQ正检验电荷正检验电荷q q在电场中在电场中P P点处开始向点处开始向Q Q点作减速点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计）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：，则可以确定它所处的电场可能是：()()ABCDPQCPQPQPQ正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运动，37如图为一条电场线，下列说法正确的是：如图为一条电场线，下列说法正确的是：（）A A、E EA A一定大于一定大于E EB BB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，、因电场线是直线，所以是匀强电场，故故E EA A=E=EB BC C、A A点电场方向一定由点电场方向一定由A A指向指向B BD D、ABAB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定ABC如图为一条电场线，下列说法正确的是：（）ABC387 7、如图、如图:AB:AB是某电场中一条电场线是某电场中一条电场线,在电场线上在电场线上P P处自由释放一个负试探电荷时处自由释放一个负试探电荷时,它沿直线向它沿直线向B B点处点处运动运动,对此现象下列判断正确的是对此现象下列判断正确的是(不计电荷重力不计电荷重力)()()A.A.电荷向电荷向B B做匀加速运动做匀加速运动B.B.电荷向电荷向B B做加速度越来越小的运动做加速度越来越小的运动C.C.电荷向电荷向B B做加速度越来越大的运动做加速度越来越大的运动D.D.电荷向电荷向B B做加速运动做加速运动,加速度的变化情况不能确加速度的变化情况不能确定定ABPD7、如图:AB是某电场中一条电场线,在电场线上P处自由释放一39aba如左图所示，如左图所示，ABAB是一个点电荷产生的电场的电场是一个点电荷产生的电场的电场线，右图则是方向在电场线上，线，右图则是方向在电场线上，a a、b b两处的检验两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：（图线，则：（）A A、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在B B侧侧B B、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在A A侧侧C C、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在A A侧侧D D、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在B B侧侧qFbBABaba如左图所示，AB是一个点电荷产生的电场的电场线，右图则40 一个质量一个质量m=30gm=30g，带电荷量为，带电荷量为q=-q=-1.7*101.7*10-8-8C C的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀的半径极小的小球，用丝线悬挂在某匀强电场中，电场线水平。当小球静止时，测得悬强电场中，电场线水平。当小球静止时，测得悬线与竖直方向成线与竖直方向成3030o o夹角，如图所示，求该电场夹角，如图所示，求该电场的场强大小，说明场强方向。的场强大小，说明场强方向。30o 一个质量m=30g，带电荷量为q=-1.7*41在匀强电场中在匀强电场中,将一质量为将一质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的的小球由静止释放小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为该直线与竖直方向的夹角为,如图所示如图所示,求匀求匀强电场场强强电场场强E E的最小值。的最小值。mg在匀强电场中,将一质量为m、电荷量为q的小球由静止释放,带电42 竖直放置的两块足够长的平等金属板间竖直放置的两块足够长的平等金属板间有匀强电场。其电场强度为有匀强电场。其电场强度为E E，在该匀强电场中，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为用丝线悬挂质量为m m的带电小球，丝线跟竖直方的带电小球，丝线跟竖直方向成向成角时小球恰好平衡，如图所示，请问：角时小球恰好平衡，如图所示，请问：(1)(1)小球带电荷量是多少？小球带电荷量是多少？(2)(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？+-b 竖直放置的两块足够长的平等金属板间有匀强电场43如图所示，一质量为如图所示，一质量为m m、电荷量为、电荷量为+q+q的小球的小球从距地面为从距地面为h h处，以某一水平初速度处，以某一水平初速度v v0 0抛出，在抛出，在小球运动的区域里，加有与小球初速度方向相小球运动的区域里，加有与小球初速度方向相反的匀强电场，若小球落地时速度方向恰好竖反的匀强电场，若小球落地时速度方向恰好竖直向下，则小球飞行的水平距离直向下，则小球飞行的水平距离L L，小球落地时，小球落地时的动能的动能E Ek k和电场强度各是多少？和电场强度各是多少？hL如图所示，一质量为m、电荷量为+q的小球从距地面为h处，以某44 如图所示，正电荷如图所示，正电荷Q Q放在一匀强电场中，放在一匀强电场中，在以在以Q Q为圆心、半径为为圆心、半径为r r的圆周上有的圆周上有a a、b b、c c三点，三点，将检验电荷将检验电荷q q放在放在a a点，它受到的电场力正好为零，点，它受到的电场力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？则匀强电场的大小和方向如何？b b、c c两点的场强两点的场强大小和方向如何？大小和方向如何？acbQ 如图所示，正电荷Q放在一匀强电场中，在以Q为45