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人教版选修3-1第一章第3节电场强度 (共26张PPT)

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   第一章 静电场

第三节 电场强度
 复习提问
  :
1.什么是点电荷?
  带电体间距离远大于物体本身线度
  电荷均匀分布的球体
 2 .电荷之间的相互作用有什么规律
 ? 在真空中两静止点电荷的作用力跟它们的
 电量乘积成正比,跟它们的距离的平方成
 反比,作用力的方向在它们的连线上 。
  库仑力与平时遇到的弹力、
摩擦力有没有区别?与我们
学过的哪些力有点类似?


重力、磁极间的相互作用力              非接触力

          问题1:像这样的力是
          怎么产生的呢?
         1837年英国物理学
   家法拉第提出电荷周围存
   在电场,电场的基本性质
   是:它对放入的电荷产生
   力的作用。

     磁场—两个磁极之间的相互作用是通过磁场来传递的
电磁场
     电场—两个电荷之间的相互作用是通过电场来传递的
              A的电场
    A         B的电场          B
 A受到的力是B产生          B受到的力是A产生
 的电场对A的作用力          的电场对B的作用力

静止电荷所产生的电场- - - - 静电
场
一、电场
1.定义    电荷周围存在的能对其它电荷产
 :      生力作用的一种物质
2 .基本性     对放入其中的电荷有力的作用,
质:         这种力叫电场力。

             电场看不见,又摸
             不着,我们怎样去
             描述其是否存在及
             其强弱呢?
  问题2:怎样去描述其是否存在及其强弱呢?

 初中是怎么感受磁场的存在的呢?                 类比

      在电场中放入一个带电小球检验电场的存在与
 强弱,我们把它称为- - 试探电荷(检验电荷)
 而产生电场的那个电荷称为- - 场源电荷 (源电荷
 检验电荷:电量很小(不影响源电荷的电场);体积)
 很小(可以当作质点)的电荷。
               猜想:    能否用电场力的
        F
               大小表示电场的强弱?

+Q
     不同的电荷q在电场的同一点所受的
 电场力F是否相同?
       显然,不同的电荷在电场中同一点所受
的电场力不同,但电场中同一点的电场显然又是
一定的, 因此不能用电场力的大小来表示电场的
强弱.
  电荷q在距Q较
远的B点,受到
的电场力小.                    电荷q在距Q
                        较近的A点,受
                        到的电场力大.

 同一试探电荷q在电场中的不同点
 受到的电场力的大小是否相同?
实验发现:
1.电场中的同一点,不同电荷所受力不
同,比值F/q是一定的。
2.电场中不同的点,同一电荷所受力也
不同,比值F/q一般是不同的。
结论:F/q能反映电场中某点电场力的
性质——电场的强弱。
 二、电场强度 

1.定义:   放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的
        电量的比值叫该点的电场强度,简称场强。

                  F——电场力  国际单位:牛(N)
                  q——电量   国际单位:库(C) 
 2.公式:    E= 
                  E——电场强度   国际单位:牛/库(N/C) 

            规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向
  .矢量性:
 3          跟负电荷在该点所受电场力 F 的方向相反。 
 4.物理意义: 反应电场本身的性质,体现电场的强弱与方向

    F=Eq     E的大小与方向与检验电荷有没有关系?
         电场强度既有大小又有方向

• 物理学中规定:电场中某点的场强方向跟正电
  荷在该点所受的电场力方向相同。

                        A
                            EA FA
         +Q             +q

 •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。

                  FA    A     E
          +Q             -q    A
      问题3  真空中点电荷的电场强度如何
      ?


∵            ∴ 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
                 .
     利用库仑定律和电场强度定义,推导点电荷
 周围某点的电场强度
   三 、点电荷的电场

                     Q:场源电荷
(1)决定式:
                     r:电场中点到Q的距离
 (2)适用条件:只适用于真空中点电荷
(3)方向:
                                 +
       正电荷          背离源电荷
       负电荷          指向源电荷

                                  -
(4)区别

          E=F/q

          定义式               决定式

         任何电场             真空中点电荷电场
   问题4:如果真空中场源电荷不止一个点
   电荷,如何求电场中某点的合场强

                            E1
 将试探电荷放入两个
                         A
 点电荷产生的场中                      E

                             E2


                    +Q1      - Q2

结论:真空中多个点电荷在某点产生的合场强等于各
个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和。这就是场
强叠加原理。
     问题5:电场是看不见、摸不着的,
       有没有形象描述电场的方法呢? 

   类比磁感线是如何表示磁场的呢? 

  四、电场线

  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。曲线的疏密程度表示场的强弱。
 几种特殊电场的电场线分布

(一)点电荷的电场线分布
(二)等量异种电荷电场线分布


              


              
(三)等量同种电荷电场线分布


              
总   
结1.电场线起于正电荷止于负电荷,电场线不闭
  合.对于单个点电荷,正电荷,电场线指向无限
  远,负电荷,电场线电场线从无限远指向负电荷.
   2.电场线不能相交.(因为在电场中的任一点
   处只有一个电场强度,方向唯一,如相交则该处
   出现两个场强方向,所以不能相交)
   3.电场线不能相切.(原因: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,所以不会相切)
   4.在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线
   较密,电场强度较小的地方电场线较疏,因此可
   以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小.
说  明
 1.电场线不是电场中实际存在的曲线,是为  
 了形象地描述电场性质人为引入假想的线.
 2.我们画的是几种典型电场的电场线平面分  
 布图,实际上是空间立体分布的.
  3.电场线上某点的切线方向是那点的电场强度
  方向,是放在那点检验电荷+q的受力方向,也
  是检验电荷+q在那里所获得的加速度方向,但
  电场线不一定是检验电荷的运动轨迹!
 讨论:电场线上某点的切线方向是那点的电场强
   度方向吗?是放在那点检验电荷+q的受力方向
   吗?是检验电荷+q在那里所获得的加速度方向
   吗?电场线一定是检验电荷的运动轨迹吗?
      匀强电场
1.电场中各点电场强度的大小相等,方向相   
同,这个电场叫做匀强电场.
2.匀强电场的电场线是间隔相等的平行线.
3.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
.
 例题精选

例1.  电场中有一点P,下列说法正确的是( C        
)
A.若放在P点的电荷量减半,则P点的场强减半。
B.若P点没有放电荷,则P点场强为0。
C.P点场强越大,则同一电荷在P点受到的电场力越
大。
D.P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向。
例题精讲

                                      -8
 例2、如图,在真空中有两个点电荷Q1=+3.0×10             C
            -8
 和Q2=-3.0×10 C,它们相距0.1m。求电场中A点的场强
 。A点与两个点电荷的距离r相等,r=0.1m。 
                                      E
 解:点电荷Q    和Q  的电场在A点的场                1
           1  2                      A
 强分别为E1和E2,                               E
 它们大小相等,方向如图中所示。合
                                      E2
 场强E在E1和E2的夹角的平分线上,
 此平分线跟Q1和Q2的连线平行。
合场强E的大小为

 E= E1cos60°+ E2cos60°
                              Q1             Q
              2kQ                             2
  = 2E cos60°=   1 cos60°
      1        r2
 代入数值得:E=2.7×104 N/C
课堂小结
   1.  电场
      (1)产生:带电体在其周围空间产生电场
      (2)性质:电场对处在场中的电荷有电场力的作用。               
   2.电场强度: 
                   E= 
      (1)定义: 大小:
                    方向:与正电荷在该点受电场力方向相同
      (2)物理意义:表示电场的强弱。
      (3)注意点:电场中某一点的场强与检验电荷无关。
      (4)真空中点电荷的场强公式
    3.场强的叠加:矢量求和
    4.  电场线:假想的曲线
    5.  匀强电场:电场强度大小相等、方向相同

  作业:P14问题与练习 1.  2.
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