物理(通用类)第5章课件.ppt
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1、第5章电场 5.1电场与电场强度 5.1.1点电荷 图5-1所示为用丝绸摩擦过的玻璃棒吸引起了纸屑。图5-1 5.1电场与电场强度 5.1.1点电荷 自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,如图5-2所示。图5-25.1电场与电场强度 5.1.1点电荷 电荷的多少称为电荷量,常用Q或q表示,它在国际单位制中的单位是库仑,简称库(C)。科学家经过研究发现,自然界中存在的最小电荷是电子和质子所带的电荷。我们把这个最小的电荷称为元电荷,元电荷的电荷量用e表示,e=1.610-19 C。5.1电场与电场强
2、度 5.1.1点电荷 如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状和大小对电荷间相互作用力的影响可以忽略不计,这样的带电体就可以看作点电荷。点电荷类似于力学中的质点,也是一种理想化的物理模型。5.1电场与电场强度 5.1.2库仑定律 法国物理学家库仑(17361806)在前人工作的基础上通过实验研究提出:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力F与它们的电荷量q1、q2的乘积成正比,与它们之间的距离r的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。这个规律称为库仑定律,用公式表达为:式中的k为比例系数,称为静电力常量,实验测得k=9.0109 Nm2/C2。5.1电场与电场强度 5.1.
3、3电场强度 电荷之间的相互作用是通过电场发生的。电场是一种存在于电荷周围的看不见、摸不着的特殊物质。只要电荷存在,电荷的周围就存在着电场。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力。5.1电场与电场强度 5.1.3电场强度 在电场中的不同位置,电场的强弱程度不同。为了检测电场的强弱,我们引入一个电荷量足够小的电荷检验电荷。把电荷量为q的检验电荷放在电场中的某一点,检验电荷q会受到电场力F的作用。5.1电场与电场强度 5.1.3电场强度 放入电场中某点的电荷所受到的电场力F与它的电荷量q的比值,称为该点的电场强度,用E表示,即:电场强度的单位是牛/库(N/C),即如果电荷量为
4、1 C的电荷在电场中的某点受到的电场力是1 N,这一点的电场强度就是1 N/C。电场强度是矢量。物理学中规定,电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同。5.1电场与电场强度 5.1.3电场强度 例5-1:在电场中的某一点放入电荷量为5.010-9 C的检验电荷,其受到的电场力为3.010-4 N,这一点的电场强度是多少?如果改用电荷量为6.010-9 C的检验电荷放在该点,受到的电场力是多少?分析:电场强度是电场本身的一种性质,与检验电荷的电荷量的大小无关。因此,这一点的电场强度是一个固定值。在电场中同一点放入不同的检验电荷,其受到的电场力不同。5.1电场与电场强度 5.
5、1.3电场强度 解:由电场强度的定义可得电荷量为5.010-9 C的检验电荷处的电场强度的值为:电荷量为6.010-9 C的检验电荷放在该点,受到的电场力的值为:5.1电场与电场强度 5.1.4电场线 电场线是为了形象地描述电场强度的分布,人为地在电场中引入的一些曲线(实际是不存在的)。曲线上每一点的切线方向即为该点的电场强度方向(见图5-3),曲线的疏密程度表示该处电场强度的强弱。图5-35.1电场与电场强度 5.1.4电场线 (1)点电荷的电场线分布。正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远,负电荷的电场线从无限远处延伸到负电荷,如图5-4所示。图5-41.几种常见的电场线分布 5.1电场与
6、电场强度 5.1.4电场线 (2)两个等量点电荷的电场线分布。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,如图5-5所示。图5-51.几种常见的电场线分布 5.1电场与电场强度 5.1.4电场线 (3)点电荷与带电平板之间的电场线分布,如图5-6所示。图5-61.几种常见的电场线分布 5.1电场与电场强度 5.1.4电场线 在电场的某一区域中,如果各点的电场强度大小和方向都相同,这个区域的电场就称为匀强电场。匀强电场的电场线是疏密均匀、互相平行的直线,如图5-7所示。图5-72.匀强电场 5.1电场与电场强度 1.在下列各
7、电场中,A、B两点电场强度相同的是()。A练习5.1ABCD5.1电场与电场强度 练习5.12.下列关于电场线的说法不正确的是()。A.沿着电场线的方向电场强度越来越弱B.电场线是始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远C.在没有电荷的地方,任何两条电场线都不会相交D.电场线是人们假设的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在5.1电场与电场强度 3图5-8所示是某区域电场的电场线分布,A、B、C是电场中的三个点。(1)哪一点的电场最强?(2)画出各点的电场强度的方向。(3)把负电荷分别放在这三点,画出它们在这三点所受电场力的方向。练习5.1 图5-85.2电势与电势差 5.2.1电势能
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