教科版高中物理选修3-1课件-1-电场-电场强度和电场线课件2.ppt

1、13 3 电场电场 电场强度和电场线电场强度和电场线2 在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力都是接触在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力都是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、摩擦力摩擦力.脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的以上这以上这些例子中，力都是存在于直接接触的物体之间！些例子中，力都是存在于直接接触的物体之间！那么，两个电荷之间并不接触，它们之间的相互那么，两个电荷之间并不接触，它们之间的相互作用力是如何实现的呢？

2、作用力是如何实现的呢？31.1.理解电场的概念，知道电荷之间通过电场发生相理解电场的概念，知道电荷之间通过电场发生相互作用互作用.2.2.理解电场强度的概念及其定义式理解电场强度的概念及其定义式.能推导点电荷能推导点电荷场强的计算式，并能进行有关的计算场强的计算式，并能进行有关的计算.(重点重点)3.3.掌握电场线的性质掌握电场线的性质.熟记几种典型电场的电场线熟记几种典型电场的电场线分布分布.4法拉第提出：法拉第提出：电荷周围存在电场电荷周围存在电场电荷电荷电荷电荷力的作用力的作用通过电场通过电场归纳：归纳：电荷与电荷之间通过电荷与电荷之间通过电场电场发生相互作用发生相互作用.一、电场一、电

3、场5A A电荷的电场对电荷的电场对B B电荷电荷产生力的作用，即产生力的作用，即B B电荷在电荷在A A电荷的电场中受到电场力电荷的电场中受到电场力的作用，反之亦然的作用，反之亦然 电场的基本性质：电场的基本性质：电场对处在其中的电荷有力电场对处在其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力的作用，这种力叫做电场力.电荷电荷A A电荷电荷B BF电场电场电场电场电场电场电场电场FQ Q1 1Q Q2 2r r6那么那么,我们如何来比较电场的强弱呢我们如何来比较电场的强弱呢?用电荷所受的电场力比较行吗用电荷所受的电场力比较行吗?QqFAqFBAB7用来检验电场性质的电荷，这个电荷的存在与否不影用来检验

4、电场性质的电荷，这个电荷的存在与否不影响要检验的电场情况响要检验的电场情况带电体用做检验电荷要满足两个条件：带电体用做检验电荷要满足两个条件：（1 1）电荷量要充分小电荷量要充分小.放入电场之后，不影响原来要放入电场之后，不影响原来要研究的电场分布；研究的电场分布；（2 2）体积要充分小体积要充分小.可视为点电荷，在电场中的位置可视为点电荷，在电场中的位置可以准确描述，便于研究电场中各点的情况可以准确描述，便于研究电场中各点的情况检验电荷检验电荷8如图，空间存在电场，我们如何利用检验电荷比较各如图，空间存在电场，我们如何利用检验电荷比较各点的电场强弱？点的电场强弱？讨论交流，可以用哪个物理量确

5、切表示电场的强弱呢？讨论交流，可以用哪个物理量确切表示电场的强弱呢？二、电场强度二、电场强度9带电量分别为带电量分别为q q、2q2q、3q3q的检验的检验电荷依次放在电荷依次放在A A、B B两点，请分两点，请分别确定检验电荷所受电场力的别确定检验电荷所受电场力的大小大小在在B B点受力点受力在在A A点受力点受力3q3q2q2qq q电荷电量电荷电量对表中的数据分别进行对表中的数据分别进行横向横向和和纵向纵向的对比分析，的对比分析，并据此说明并据此说明能否用电荷能否用电荷所受的电场力和电量的所受的电场力和电量的比值表示电场的比值表示电场的强弱？强弱？ABQr2r23kQqr2k Q qr2

6、2kQqr24kQ qr224kQqr234kQqr101.1.定义：定义：电场中某一点的电荷受到的电场力电场中某一点的电荷受到的电场力F F跟跟它的电荷量它的电荷量q q的比值，叫做该点的电场强度，简的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用称场强，用E E表示表示.2.2.公式：公式：E=F/q (E=F/q (比值法比值法)3.3.单位：单位：N/C.N/C.114.4.电场强度是矢量电场强度是矢量物理学中规定：物理学中规定：电场中某点的场强方向跟电场中某点的场强方向跟正电荷正电荷在该点所受的电场力方向相同在该点所受的电场力方向相同.（负电荷在电场中（负电荷在电场中某点所受电场力的方向跟该

7、点的场强方向相反某点所受电场力的方向跟该点的场强方向相反.）特别注意：特别注意：电场中某一点的场强大小和方向有电场中某一点的场强大小和方向有唯唯一确定一确定的值的值,与所放检验电荷的与所放检验电荷的电性无关电性无关，与所放，与所放检验电荷所带的检验电荷所带的电荷量多少无关电荷量多少无关，与该点，与该点有无电有无电荷无关荷无关.12【例题】电场中某点的场强大小为【例题】电场中某点的场强大小为4 41010 N/CN/C，电荷量为电荷量为-5-51010-C C的点电荷在该点受到的电场力的点电荷在该点受到的电场力是多大？是多大？解：解：F FEqEq4 41010N/CN/C1010-C C101

8、0-N N注：注：计算时，只代入绝对值，算出力的大小；力计算时，只代入绝对值，算出力的大小；力的方向由放入电荷与已知点电荷的正负来确定的方向由放入电荷与已知点电荷的正负来确定.131415思考：思考：真空中，距离某电荷真空中，距离某电荷r r处的场强大小如何计处的场强大小如何计算？算？16三、真空中点电荷的场强三、真空中点电荷的场强1.1.决定式：决定式：Q Q：产生电场的点电荷：产生电场的点电荷r r：电场中某点到：电场中某点到Q Q的距离的距离只适用于只适用于:真空中真空中 点电荷点电荷2.2.方向：方向：正电荷正电荷发散发散负电荷负电荷收敛收敛+-E=kQ/rE=kQ/r2 217如图所

9、示，真空中有两个点电荷如图所示，真空中有两个点电荷Q Q1 1=3.0=3.01010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8-8C C，它们相距，它们相距0.1m.0.1m.求电场中求电场中A A点的场点的场强强.A.A点与两个点电荷之间的距离点与两个点电荷之间的距离r r相等，相等，r=0.1m.r=0.1m.Q Q1 1Q Q2 2A AE1E2E【例题【例题2 2】18E=EE=E1 1cos60cos60+E+E2 2cos60cos60 =2E=2E1 1cos60cos60 =2kQ =2kQ1 1cos60cos60/r/r2 2代入数值得代入数值得E=2

10、.7E=2.710104 4N/CN/C解析：解析：点电荷点电荷Q Q1 1、Q Q2 2在在A A点产生的场强分别为点产生的场强分别为E E1 1、E E2 2，它们的大小相等，方向如图所示，它们的大小相等，方向如图所示，A A点的点的场强为两个场强的合场强场强为两个场强的合场强.19 电场是一种客观存在的物质，电场是一种客观存在的物质，但是它看不见、摸不到，非常抽但是它看不见、摸不到，非常抽象，不便交流和研究象，不便交流和研究.电场线电场线【想一想【想一想】20引入目的：为了形象化地反映和描述电荷周围的电场引入目的：为了形象化地反映和描述电荷周围的电场.物理意义：电场线上每一点的切线方向都

11、跟该点的物理意义：电场线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，某一区域电场线的疏密反映了这一场强方向一致，某一区域电场线的疏密反映了这一区域场强的大小区域场强的大小.E EA AA AE EB BB B电电 场场 虽然抽象但它是客观物质虽然抽象但它是客观物质电场线电场线 虽然形象但它是主观想象，实际并不存在虽然形象但它是主观想象，实际并不存在.四、电场线四、电场线21带电！带电！为什么？为什么？静电静电斥力斥力!形状大致显形状大致显出电场线的出电场线的分布分布2223各种电场线的模拟各种电场线的模拟24正点电荷的电场线分布正点电荷的电场线分布发发散散状状中中心心对对称称图图形形起始于正电荷

12、，终止于无穷远处起始于正电荷，终止于无穷远处.在以正点电荷为球心的球面上，电场线疏在以正点电荷为球心的球面上，电场线疏密程度相同，密程度相同，但但方向各不相同方向各不相同.球面半径越大，球面上电场线分布越疏球面半径越大，球面上电场线分布越疏.25会会聚聚状状中中心心对对称称图图形形负点电荷的电场线分布负点电荷的电场线分布起始于无穷远处，终止于负电荷起始于无穷远处，终止于负电荷.在以负点电荷为在以负点电荷为球心的球面上球心的球面上,电场线疏密相同电场线疏密相同,但方向各不相同但方向各不相同.球面半径越大球面半径越大,球面上电场线分布越疏球面上电场线分布越疏.像像黑黑洞洞一一样样把把周周围围物物体

13、体全全吸吸进进来来26两个等量异种点电荷的电场线分布两个等量异种点电荷的电场线分布像像灯灯笼笼一一样样和和谐谐对对称称起始于正电荷，终止于负电荷起始于正电荷，终止于负电荷.两点电荷连线的中垂两点电荷连线的中垂线上，电场线方向均与中垂线垂直线上，电场线方向均与中垂线垂直.等量异种点电荷等量异种点电荷连线上以中点电场线最疏；中垂线上以中点的电场线连线上以中点电场线最疏；中垂线上以中点的电场线最密最密.两点电荷的连线上或中垂线上到两点电荷连线两点电荷的连线上或中垂线上到两点电荷连线中点等距离处各点的电场线疏密相同中点等距离处各点的电场线疏密相同,方向相同方向相同.27两个等量同种点电荷的电场线分布两

14、个等量同种点电荷的电场线分布两两军军对对垒垒排排兵兵布布阵阵完完毕毕起始于正电荷，终止于无穷远处起始于正电荷，终止于无穷远处.在中垂线上从两在中垂线上从两电荷连线中点到无穷远，电场线先变密后变疏电荷连线中点到无穷远，电场线先变密后变疏.等等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的电场线疏密相同电场线疏密相同,方向相反方向相反.关于关于两电两电荷连荷连线和线和中垂中垂线的线的轴对轴对称图称图形形28正点电荷与带负电金属板间的电场线分布正点电荷与带负电金属板间的电场线分布天女散花天女散花 垂柳垂柳起始于正电荷，终止于负电荷起始于正电荷，终止于负电荷.电场

15、线与金电场线与金属板的表面处处垂直属板的表面处处垂直.关于关于点电点电荷到荷到金属金属板的板的垂线垂线为对为对称轴称轴的轴的轴对称对称图形图形29带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布起始于正电荷，终止于负电荷起始于正电荷，终止于负电荷.除边缘外除边缘外,两个金属两个金属板之间的电场线疏密均匀板之间的电场线疏密均匀,方向相同方向相同.为平行等距同为平行等距同向直线向直线.株株距距行行距距都都相相等等的的树树林林匀强电场匀强电场301.1.电场线上每一点切线方向为该点场强方向电场线上每一点切线方向为该点场强方向.电场线电场线越密的地方，场强越大；电场线越越密

16、的地方，场强越大；电场线越稀稀的地方，场强越的地方，场强越小小.2.2.电场线是不封闭的曲线，电场线总是电场线是不封闭的曲线，电场线总是从正电荷（或从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）；远）；电场线不会在没有电荷的地方中断电场线不会在没有电荷的地方中断.3.3.任意两条电场线都任意两条电场线都不相交不相交4.4.仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹迹.小结：电场线的性质小结：电场线的性质31例题例题3 3：图中实线是一簇由正点电荷产生的电场线，虚线是：图中实线是一簇由正点电

17、荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹.带电粒子在从带电粒子在从a a到到b b的运动过程中只受电场力作用，根据此图可作出的正的运动过程中只受电场力作用，根据此图可作出的正确判断是（确判断是（）A.A.带电粒子的电性带电粒子的电性B.B.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的受力方向两点的受力方向C.C.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的速度方向两点的速度方向D.D.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的速度何处较大两点的速度何处较大ABCDABCD先画出入射点的轨迹切线先画出入射点的轨迹切线,即画出初速度的方向，再根据轨迹

18、的即画出初速度的方向，再根据轨迹的弯曲方向确定电场力的方向，进而利用力学研究的方法来解决有弯曲方向确定电场力的方向，进而利用力学研究的方法来解决有关问题关问题.会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹，分析推断会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹，分析推断有关问题有关问题.322.2.电场强度：电场强度：4.4.电场线电场线熟记几种典型电场的电场线分布熟记几种典型电场的电场线分布1.1.电场：电荷的周围存在电场电场：电荷的周围存在电场电场的基本性质：对处在其中的电荷有力的作用电场的基本性质：对处在其中的电荷有力的作用.公式：公式：E=F/qE=F/q3.3.点电荷场强公式：点电荷场强公式：

19、E=kQ/rE=kQ/r2 2检验电荷：检验电荷：所带电量小所带电量小 体积小体积小33问题讨论问题讨论:电场线一定不能相交电场线一定不能相交,对吗对吗?E E1 1E E2 2如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点场强的如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点场强的方向是唯一的方向是唯一的.返回返回34练习练习1.1.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点放一电量为点放一电量为4 41010-9-9C C的检验电荷，它受到的电场力为的检验电荷，它受到的电场力为2 21010-5-5N N，则，则P P点的场强为点的场强为 N/CN/C；把检验电荷的电量减少为；把检

20、验电荷的电量减少为2 21010-9-9C C，则检验电荷所受的电场力为，则检验电荷所受的电场力为 N.N.如果把这个检验电荷取走，则如果把这个检验电荷取走，则P P点的电场强度为点的电场强度为 N/C.N/C.5 510103 3 1 11010-5-55 510103 335练习练习2 2：由电场强度的定义式由电场强度的定义式E=F/qE=F/q可知，在电可知，在电场中的同一点（场中的同一点（）A.A.电场强度电场强度E E与与F F成正比，跟成正比，跟q q成反比成反比B.B.无论检验电荷的无论检验电荷的q q值（不为零）如何变化，值（不为零）如何变化，F F与与q q的比值始终不变的比

21、值始终不变C.C.电场中某一点的场强为零，则处在该点的电电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受到的电场力一定为零荷受到的电场力一定为零D.D.一个不带电的小球在一个不带电的小球在P P点受到的电场力为零，点受到的电场力为零，则则P P点处的场强一定为零点处的场强一定为零BCBC36练习练习3 3：（20132013海南高考）如图，电荷量为海南高考）如图，电荷量为q q1 1和和q q2 2的两个点电荷分别位于的两个点电荷分别位于P P点和点和Q Q点己知在点己知在P P、Q Q连线上连线上某点某点R R处的电场强度为零，且处的电场强度为零，且PR=2RQPR=2RQ，则（，则（）A.qA.

22、q1 1=2q=2q2 2 B.q B.q1 1=4q=4q2 2 C Cq q1 1-2q-2q2 2 D.q D.q1 1=-4q=-4q2 2B B 37练习练习4 4：如图所示，：如图所示，ABAB是某电场中的一条电场线，在电场线是某电场中的一条电场线，在电场线上上P P处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向B B点处运动点处运动对此现象下列判断中正确的是对此现象下列判断中正确的是(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

23、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，加速度的变化情况不能确定做加速运动，加速度的变化情况不能确定ABPD D 解析：解析：会根据给出的一条直线电场线会根据给出的一条直线电场线,分析场强的变化情况，判分析场强的变化情况，判断带电粒子的电性，对带电粒子进行受力分析和运动分析断带电粒子的电性，对带电粒子进行受力分析和运动分析.这条这条直线电场线可能是孤立正、负点电荷电场中的一条电场线，也直线电场线可能是孤立正、负点电荷电场中的一条电场线，也可能是等量异种电荷电场中的一条电场线，还可能是匀强电场可能是等量异种电荷电场中的一条电场线，还可能是匀强电场中的的一条电场线，必须全面分析问题中的的一条电场线，必须全面分析问题.为别人鼓掌的人也是在给自己的生命加油.