高中物理-选修3-1-电场强度

第一章静电场重庆市石柱中学校姚国均2020/7/25第1页（共31页）第一章静电场牛顿的困惑“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。2020/7/25第2页（共31页）第一章静电场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)2020/7/25第3页（共31页）第一章静电场电场（electricfield）1、电荷周围存在着一种特殊的物质————电场。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。研究电场的性质应从静电力入手静电场：静止电荷产生的电场2020/7/25第4页（共31页）第一章静电场电场强度(electricfileldstrength)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）qFE2020/7/25第5页（共31页）第一章静电场+Q+qFE+Q-qFE•根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。d.场强的矢量性：-Q+qFE-Q-qEF规定正电荷在该点的电场力方向就是该点的电场强度方向2020/7/25第6页（共31页）第一章静电场e.物理意义:描述电荷在电场中所受的电场力的性质qFEf.决定因素:场源电荷；场中位置若已知q和E，可求电场力FqEF2020/7/25第7页（共31页）第一章静电场例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、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D2020/7/25第8页（共31页）第一章静电场例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答案BD2020/7/25第9页（共31页）第一章静电场例3.电场中有一点P，下列说法正确的()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C2020/7/25第10页（共31页）第一章静电场例4.设：试探电荷的电荷量q=+5.0×10-9C，测得它在电场中的A点受到的电场力为F=3.0×10-4N，求：A点的场强？如果改用电荷量为q=+6.0×10-9C的试探电荷，来确定该点的场强，场强会不会改变？解：E=F/q=3.0×10-4N/(5.0×10-9C)=6.0×104N/C场强方向：水平向右2020/7/25第11页（共31页）第一章静电场例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=-2.0×10-8C的电荷，测得其受到的电场力大小为F1=4.0×10-6N、方向水平向右，则B点的场强？如果换用一个q2=4.0×10-7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？解:EB=F1/q1=4.0×10-6N/(2.0×10-8C)=2.0×102(N/C)场强的方向：水平向左F2=q2EB=4.0×10-7C×2.0×102N/C=8.0×10-5N方向：水平向左E’B=F2/q2=8.0×10-5N/(4.0×10-7C)=2.0×102(N/C)B处场强的大小方向不变2020/7/25第12页（共31页）第一章静电场一点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷r处的A点的电场强度是多少？设想在A点放一个电荷量为+q的试探电荷，则它所受到的电场力为则该点的场强为Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离真空中点电荷的场强2020/7/25第13页（共31页）2KQqFr第一章静电场真空中点电荷的场强2QEkr＋－1.大小2.场强方向：以点电荷Q为球心，当Q为正电荷时电场方向沿半径向外；当Q为负电荷时电场方向沿半径向内Q—真空中点电荷的电量r—某点到点电荷的距离2020/7/25第14页（共31页）第一章静电场例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，则该点的电场强度一定很大【答案】C2020/7/25第15页（共31页）第一章静电场例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2020/7/25第16页（共31页）第一章静电场例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（r→0），电场强度E可达无穷大答案AC2020/7/25第17页（共31页）第一章静电场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。E1电场强度的叠加P＋Q1−Q2平行四边形法则定则2020/7/25第18页（共31页）第一章静电场QrPrQP2QEkr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2020/7/25第19页（共31页）第一章静电场例9.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点的场强大小？A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0.1m。解：E＝E1cos600＋E2cos600＝2E1cos600＝2kQ1cos600／r2＝2.7×104N／CQ1Q2AE1E2E2020/7/25第20页（共31页）第一章静电场电场线（electricfiledline）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。2020/7/25第21页（共31页）第一章静电场2、静电场电场线的特点：1.电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电场的假想的线.2.从正电荷出发终止于负电荷（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.电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向.4.电场线在某处的疏密表示该处场强的强弱，电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱.5.电场线不相交也不闭合.2020/7/25第22页（共31页）第一章静电场特点：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2020/7/25第23页（共31页）第一章静电场特点：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。2020/7/25第24页（共31页）第一章静电场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0b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏2020/7/25第25页（共31页）第一章静电场4）、匀强电场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在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场.匀强电场是最简单、最常见的电场，在实验研究中经常用到它．2020/7/25第26页（共31页）第一章静电场例10：如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（）A、这个电场只能是负电荷的电场B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FBFAC、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aAaB（不计重力）D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切线方向ABB2020/7/25第27页（共31页）第一章静电场例11：如图为一条电场线，下列说法正确的是：（）A、EA一定大于EBB、因电场线是直线，所以是匀强电场，故EA=EBC、A点电场方向一定由A指向BD、AB两点的场强方向不能确定ABC2020/7/25第28页（共31页）第一章静电场例12：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：（）ABCDPQPQPQPQC2020/7/25第29页（共31页）第一章静电场abABa例13：如图a所示，A、B是一个点电荷产生的电场的电场线，如图b则是方向在电场线上，a、b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图线，则：（）A、点电荷是正电荷，位置在B侧B、点电荷是正电荷，位置在A侧C、点电荷是负电荷，位置在A侧D、点电荷是负电荷，位置在B侧qFbB2020/7/25第30页（共31页）第一章静电场4、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。2020/7/25第31页（共31页）