人教版高中物理选修电场强度1课件.ppt

1、1.3 电场强度电场强度一、电场一、电场1、产生、产生电荷的周围存在着电场。电荷的周围存在着电场。静止电荷产生的电场，称为静止电荷产生的电场，称为静电场静电场。电场是客观存在的一种特殊物质形态，电场是客观存在的一种特殊物质形态，“场场”物质；物质；与分子、原子组成的实物物质不同。与分子、原子组成的实物物质不同。2、基本性质、基本性质 电场对放入其中的电荷有力的作用。电场对放入其中的电荷有力的作用。电荷之间的相互作用（库仑力）就是通过电场电荷之间的相互作用（库仑力）就是通过电场发生的。发生的。电荷A电荷BA处在处在B的电场中，的电场中，A受到了受到了B电场的力。电场的力。B处在处在A的电场中，的

2、电场中，B受到了受到了A电场的力。电场的力。3、如何研究电场？、如何研究电场？试探电荷（检验电荷）试探电荷（检验电荷）q：用来检查电场是否存在及用来检查电场是否存在及其强弱分布情况的电荷其强弱分布情况的电荷。场源电荷（源电荷）场源电荷（源电荷）Q：被检验的电场是被检验的电场是Q激发的。激发的。（1）q的电量很小，对金属球上的电荷的电量很小，对金属球上的电荷Q分布不产生明分布不产生明显的影响，原电场不因显的影响，原电场不因q的出现有明显的变化。的出现有明显的变化。Qq注意：注意：（2）q的体积很小，可看作点电荷，便于分析在的体积很小，可看作点电荷，便于分析在Q电场电场中不同点的受力。中不同点的受

3、力。（3）q电性任意电性任意。QQQ1q12q1F12F1F 不同电量、不同电性的不同电量、不同电性的q，在，在Q电场的同一点，电场的同一点，受到的静电力大小、方向不同。受到的静电力大小、方向不同。不能用电场力表示电场的强弱。不能用电场力表示电场的强弱。q1实验表明：实验表明：在电场中的同一点，比值在电场中的同一点，比值 F/q 是恒定的。是恒定的。二、电场强度二、电场强度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跟它的电荷量跟它的电荷量q的比值，简称场强的比值，简称场强 2、定义式、定义式 qFE 适用于任何电场适用于任何电场 q：检验电荷，代入：检

4、验电荷，代入电量绝对值电量绝对值F 是检验电荷受到的电场力是检验电荷受到的电场力3、单位：、单位：牛每库牛每库（N/C）或）或 伏每米（伏每米（V/m）1N/C =1V/m4、方向、方向 场强是矢量，规定场强是矢量，规定正电荷正电荷所受的电场力的方所受的电场力的方向为该点的场强方向。向为该点的场强方向。负电荷受电场力的方向与该点场强的方向相反负电荷受电场力的方向与该点场强的方向相反。+QE6、注意：、注意：电场中某一点的电场中某一点的E是电场本身的性质，与有没有是电场本身的性质，与有没有放入试探电荷放入试探电荷q无关，与无关，与q的电量、电性也无关的电量、电性也无关。5、物理意义：、物理意义：

5、E表示电场强弱及方向，是描述电表示电场强弱及方向，是描述电场的力的性质的物理量。场的力的性质的物理量。用比值定义物理量用比值定义物理量 在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研究对象的某种性质。表示研究对象的某种性质。加速度：加速度：功率：功率：速度速度:它们共同的特点：用比值定义的物理量只与它们共同的特点：用比值定义的物理量只与比值有关，而与比值中的两物理量无关。比值有关，而与比值中的两物理量无关。电场强度：电场强度：导体的电阻导体的电阻:物质的密度物质的密度:txv tvatWP VmIUR qFE 三、点电荷的电场三、点电荷的电场qrA+

6、QqFE2rkQqF 22rkQqrQqkqFE 真空中点电荷的场强真空中点电荷的场强是由场源电荷和该点距场源是由场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关。电荷的距离决定的，与检验电荷无关。1、2rkQE 2、场强方向：、场强方向：正点电荷电场方向背离电荷正点电荷电场方向背离电荷负点电荷电场方向指向电荷中心负点电荷电场方向指向电荷中心适用条件：适用条件：真空中点电荷真空中点电荷-Q Q+Q Q场源电荷Q：场源电荷，代入：场源电荷，代入电量绝对值电量绝对值 A、B两点的电场强度是否相同？两点的电场强度是否相同？.+Q.AB+q+q 孤立的点电荷形成的电场中，存在电场强度孤立的点电荷形

7、成的电场中，存在电场强度E相同的两点么？相同的两点么？均匀带电球体（球壳）在球的外部产生的电场均匀带电球体（球壳）在球的外部产生的电场QrrQ 一个半径为一个半径为R的的均匀带电均匀带电球体球体（或球壳）在（或球壳）在外部外部产生的电场，产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度：各点的电场强度：2rQkE 四、电场强度的叠加四、电场强度的叠加 某点的场强等于各个某点的场强等于各个场源电荷单独存在时在该场源电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。点产生的场强的矢量和。小小 结结电场强度的性质：电场强

8、度的性质：电场强度的计算电场强度的计算:qFE 场强的定义式，适用于任何电场场强的定义式，适用于任何电场2rkQE 真空中点电荷电场真空中点电荷电场矢量性矢量性唯一性唯一性叠加性叠加性求电场力：求电场力：F=E q五、电场线五、电场线 为了直观形象地描述为了直观形象地描述电场中各点的电场强度的电场中各点的电场强度的大小及方向，在电场中画大小及方向，在电场中画出一系列曲线。出一系列曲线。曲线上各点的曲线上各点的切线方切线方向表示该点的场强方向向表示该点的场强方向，曲线的曲线的疏密表示电场疏密表示电场的弱强的弱强。电场看不见摸不着，但电场是客观存在的物质。电场看不见摸不着，但电场是客观存在的物质。

9、电场线虽然形象，但它是假想的线。电场线虽然形象，但它是假想的线。1、静电场中的电场线特点、静电场中的电场线特点（3）电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密）电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方，场强越大。的地方，场强越大。（2）曲线上各点的切线方向表示该点场强的方向。）曲线上各点的切线方向表示该点场强的方向。（1）始于正电荷或）始于正电荷或“无穷远处无穷远处”，终于负电荷或，终于负电荷或“无穷远处无穷远处”，不闭合不闭合。（4）任意两条电场线都）任意两条电场线都不相交、不相交、不相切不相切。为什么电场线不相交？为什么电场线不相交？E1E2 如果相交，交点就会有两个切线方向，而如果相交，

10、交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。同一点的场强和方向是唯一的。为什么电场线不相切？为什么电场线不相切？电场线疏密表示强弱，如相切，则在切点电场线疏密表示强弱，如相切，则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所以不电场线密度无穷大，这种情况不可能，所以不会相切。会相切。如图所示，为一条水平向右的电场线，由此能如图所示，为一条水平向右的电场线，由此能确定确定a、b、c三点的场强方向吗？能否判断三点的场三点的场强方向吗？能否判断三点的场强的大小？强的大小？a b c2、对电场线的认识和理解、对电场线的认识和理解（1）电场线是人为假想的线。）电场线是人为假想的线。（2）从电场线只

11、能看出电场分布的粗略轮廓，而不）从电场线只能看出电场分布的粗略轮廓，而不能确定某点的电场强度具体数值。能确定某点的电场强度具体数值。可以说没有电场的地方就没有电场线，但不能可以说没有电场的地方就没有电场线，但不能说没有电场线的地方（如两条电场线之间）的电场说没有电场线的地方（如两条电场线之间）的电场强度为零。强度为零。（3）电场线按定义是画成代表实际电场（合电场）电场线按定义是画成代表实际电场（合电场）强度强度E的连续曲线。的连续曲线。讨论：讨论：电场线是电荷的运动轨迹吗？电场线是电荷的运动轨迹吗？不是！不是！带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合

12、外力情况和初速度情况共同决定的。受到的合外力情况和初速度情况共同决定的。只有在：只有在：电场线是直线电场线是直线仅受电场力作用（或所受合力平行于电场线）仅受电场力作用（或所受合力平行于电场线）初速度为初速度为0或初速度方向平行于电场线或初速度方向平行于电场线电场线才和运动轨迹重合，这是一种特殊情况！电场线才和运动轨迹重合，这是一种特殊情况！电场线上某点的切线方向是检验电荷的受力电场线上某点的切线方向是检验电荷的受力方向；运动轨迹的切线是检验电荷的速度方向。方向；运动轨迹的切线是检验电荷的速度方向。3、电场线示例、电场线示例孤立正负点电荷的电场线孤立正负点电荷的电场线 在正（负）点电荷形成的电场

13、中，存在场强相在正（负）点电荷形成的电场中，存在场强相等的点吗？等的点吗？我们画的是几种典型电场的电场线平面分布图，实际上我们画的是几种典型电场的电场线平面分布图，实际上电场是空间立体分布的。电场是空间立体分布的。等量异种点电荷的电场线等量异种点电荷的电场线（1）中垂面（线）上，电场线方向（场强方向）均相同，且）中垂面（线）上，电场线方向（场强方向）均相同，且总与中垂面（线）垂直。总与中垂面（线）垂直。（3）在中垂面上到）在中垂面上到O等距离处的各点场强相等。等距离处的各点场强相等。（2）在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。）在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。OEE等量同种点电荷的电

14、场线等量同种点电荷的电场线（1）两点电荷连线中点）两点电荷连线中点O处场强为零处场强为零O（2）中点）中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零（3）中垂面（线）上，场强方向总沿中垂面（线）中垂面（线）上，场强方向总沿中垂面（线）（4）在中垂面（线）上从）在中垂面（线）上从O点到无穷远，电场线先变密点到无穷远，电场线先变密后变疏，场强先变大后变小。后变疏，场强先变大后变小。两个带等量负两个带等量负电的点电荷形成的电的点电荷形成的电场线与两个正点电场线与两个正点电荷形成的电场线电荷形成的电场线分布相同，只是电分布相同，只是电场线的方向相反。场线的方向相反。例、

15、法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，例、法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，图为点电荷图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是（几种说法正确的是（）A a、b为异种电荷，为异种电荷，a带电量大于带电量大于b带电量带电量B a、b为异种电荷，为异种电荷，a带电量小于带电量小于b带电量带电量C a、b为同种电荷，为同种电荷，a带电量大于带电量大于b带电量带电量D a、b为同种电荷，为同种电荷，a带电量小于带电量小于b带电量带电量B点电荷与带电平板的电场线点电荷与带电平板的电场线与哪种电场线相似？与哪种电场线相似？注意：注意：终止于（或

16、发出于）终止于（或发出于）导体表面的电场线一定与导体表面的电场线一定与导体表面垂直。导体表面垂直。名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)匀强电场匀强电场 相距很近、带有等量异种电荷的一对平行金相距很近、带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场（忽略边缘）可以看做匀强电场。属板间的电场（忽略边缘）可以看做匀强电场。（1）电场中各点电场强度的大小相等，方向相同。）电场中各点电

17、场强度的大小相等，方向相同。（2）电场线是间隔相等、相互平行的直线。）电场线是间隔相等、相互平行的直线。名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)七、例题分析七、例题分析 1、求电场强度、求电场强度例例1、有一水平方向的匀强电场，场强大小为、有一水平方向的匀强电场，场强大小为9103 N/C，在电场内作一半径为在电场内作一半径为10 cm的圆，圆周上取的圆，圆周上取A、B两点

18、，如两点，如图所示，连线图所示，连线AO沿沿E方向，方向，BOAO，另在圆心，另在圆心O处放一电处放一电荷量为荷量为10-8 C的正电荷，则的正电荷，则A处的场强大小为处的场强大小为_；B处处的场强大小和方向为的场强大小和方向为_0与与E成成450角向右下方角向右下方N/C10293名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)例例2、如图所示，带电量为、如图所示，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄的点电荷与均匀带电薄板相距为板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心

19、。若图中何中心。若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为点处产生的电场强度大小为，方向，方向。（静电力恒量为。（静电力恒量为k）kq/d2，向左向左名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)例例3、如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为、如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半，半径为径为R，圆心为，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，的一点，OP=L，试求，试求P点的场强。点的场强。名师

20、课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)2、电场线与运动轨迹、电场线与运动轨迹AC例例1、如图、如图a，直线，直线AB是某点电荷电场中的一条电场线。是某点电荷电场中的一条电场线。图图b是放在电场线上两点是放在电场线上两点a、b的电荷的电量与所受电场的电荷的电量与所受电场力大小间的函数图像。由此可以判定（力大小间的函数图像。由此可以判定（）A场源可能是正电荷，位置在点场源可能是正电荷，位置在点A左侧左侧B场源可能是正电荷，位置在点场源可能是正电荷，位置在点B右侧右侧C场源可能是负电荷，位置在点场源可能是负电荷

21、，位置在点A左侧左侧D场源可能是负电荷，位置在点场源可能是负电荷，位置在点B右侧右侧名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)例例2、一带电粒子从电场中的一带电粒子从电场中的A点运动到点运动到B点，径点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则A、粒子带正电、粒子带正电B、粒子加速度逐渐减小、粒子加速度逐渐减小C、A点的场强大于点的场强大

22、于B点场强点场强D、粒子的速度不断减小、粒子的速度不断减小BCD名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)例例1、质量为、质量为m的带正电小球的带正电小球A悬挂在绝缘细线上，且悬挂在绝缘细线上，且处在场强为处在场强为E的匀强电场中，当小球的匀强电场中，当小球A静止时，细线静止时，细线与竖直方向成与竖直方向成30角，已知此电场方向恰使小球受到角，已知此电场方向恰使小球受到的电场

23、力最小，则（的电场力最小，则（1）小球所带的电量应为）小球所带的电量应为 A.B.C.D.Emg33Emg3Emg2Emg2D（2）E所有可能的方向可以构成（所有可能的方向可以构成（）A.一条线一条线 B.一个平面一个平面 C.一个球面一个球面 D.一个圆锥面一个圆锥面D3、单个带电体的受力分析、单个带电体的受力分析名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)例例2、物块质量、物块质量m，带电量，带电量+q，在倾角为，在倾角为的斜面的的斜面的斜面上恰好匀速下滑，且下滑过程中电量不变。现斜面上恰好匀速下滑，且

24、下滑过程中电量不变。现在空间中加一竖直向下的匀强电场在空间中加一竖直向下的匀强电场E，问：加了电，问：加了电场后，物块下滑的加速度。场后，物块下滑的加速度。若物块与斜面的动摩擦因数为若物块与斜面的动摩擦因数为，物块原来在斜面上，物块原来在斜面上匀加速下滑，加了电场后，加速度与原先相等么？匀加速下滑，加了电场后，加速度与原先相等么？0 后来加速度大后来加速度大名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT课件（完整版PPT)4、多个带电体的受力分析、多个带电体的受力分析例例1、如图，甲、乙两带电小球的质量均为、如图，甲、乙两带电小

25、球的质量均为m，所带电，所带电荷量分别为荷量分别为+q和和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向右的匀强电场，电场强度为向右的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线被拉紧。，平衡时细线被拉紧。则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的哪个则当两小球均处于平衡时的可能位置是下图中的哪个A名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选

26、修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)例例2、两根长为、两根长为L的丝线下端悬挂质量为的丝线下端悬挂质量为m，带电量分，带电量分别为别为+q和和q的小球的小球A和和B，处于场强为，处于场强为E、方向水平、方向水平向左的匀强电场之中，使长度也为向左的匀强电场之中，使长度也为L的连线的连线AB拉紧，拉紧，并使小球处于静止状态，求并使小球处于静止状态，求E的大小满足什么条件才的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态。能实现上述平衡状态。qmgLkqE332名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PP

27、T)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)5、复合场（叠加场）、复合场（叠加场）例、半径为例、半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环内侧有一质量为内侧有一质量为m，带正电的小球，空间存在水平向，带正电的小球，空间存在水平向右的匀强电场，如图，小球所受静电力是其重力的右的匀强电场，如图，小球所受静电力是其重力的3/4（1）将小球从环上最低位置）将小球从环上最低位置A由静止释放，则小球所由静止释放，则小球所能获得的最大动能能获得的最大动能Ek为多少？为多少？（2）在最低点）在最低点A给小球一个初速度给小球一个初速度v0向右，小球在运向右，小球在运动过程中不脱离圆环，则动过程中不脱离圆环，则v0的取值范围？的取值范围？名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度名师课堂教学人教版高中物理选修电场强度1PPT1PPT课件（完整版课件（完整版PPT)PPT)