高中物理 《電場及其描述》課件 魯科版選修31

兩電荷不直接接觸，兩電荷不直接接觸，它們之間的相互作用它們之間的相互作用是怎樣產(chǎn)生的是怎樣產(chǎn)生的? ?猜一猜猜一猜 一一. .電場：電場：2 2、基本性質(zhì)、基本性質(zhì)1 1： 對放入其中的電荷有力的作用，這種對放入其中的電荷有力的作用，這種力叫力叫電場力電場力。1 1、定義：、定義：存在于帶電體周圍的特殊存在于帶電體周圍的特殊物質(zhì)物質(zhì)。 3 3、電荷間的相互作用力通過電場發(fā)生、電荷間的相互作用力通過電場發(fā)生電荷電荷A A電場電場電荷電荷B B電荷A的電場對電荷B的作用電荷電荷B的電場對電荷的電場對電荷A的作用的作用AB 用什么可以檢驗空間存在看用什么可以檢驗空間存在看不見又摸不著的電場？又怎樣不見又摸不著的電場？又怎樣進(jìn)行描述呢？進(jìn)行描述呢？檢驗電荷（試探電荷）檢驗電荷（試探電荷）： 用來檢驗電場的電量很小（不影響用來檢驗電場的電量很?。ú挥绊懺妶觯惑w積很?。梢援?dāng)作質(zhì)點）原電場）；體積很?。梢援?dāng)作質(zhì)點）的電荷。的電荷。場源電荷：場源電荷： 產(chǎn)生電場的電荷產(chǎn)生電場的電荷QABCqqqFAFBFC 點電荷點電荷Q周圍存在看不見摸不著的電場周圍存在看不見摸不著的電場,那么如何描述那么如何描述A、B、C三點的電場呢？三點的電場呢？結(jié)論結(jié)論: : F/qF/q能反映電場中某點電場的能反映電場中某點電場的力力的性質(zhì)的性質(zhì)電場的強(qiáng)弱電場的強(qiáng)弱。2.2.電場中電場中不同不同的點，同一電荷所受力也的點，同一電荷所受力也不同，比值不同，比值F/qF/q一般是一般是不同不同的。的。1. 1.電場中的電場中的同同一點，不同電荷所受力不同，一點，不同電荷所受力不同，比值比值F/qF/q是是一定一定的的。FEq二二. .電場強(qiáng)度（電場強(qiáng)度（E E）1. 1.定義：放入電場中某點的試探電荷定義：放入電場中某點的試探電荷q q所受的電場所受的電場力力F F跟它的電荷量跟它的電荷量q q的的比值比值，叫做該點的電場強(qiáng)度，叫做該點的電場強(qiáng)度（E E），簡稱場強(qiáng)。），簡稱場強(qiáng)。5.5.理解：理解： 場強(qiáng)反映電場力的性質(zhì)，由電場本身決定，場強(qiáng)反映電場力的性質(zhì)，由電場本身決定，與放入的試探電荷無關(guān)與放入的試探電荷無關(guān) 。 3.3.單位：牛單位：牛/ /庫庫(N/C) (N/C) 或伏或伏/ /米米(V/m) , 1(V/m) , 1伏伏/ /米米=1=1牛牛/ /庫庫4.4.方向：方向：規(guī)定與規(guī)定與正電荷正電荷在該點受到的電場力方在該點受到的電場力方 向相同向相同 2.2.定義式：定義式：(與負(fù)電荷在該點受到的電場力方向相反)三、點電荷的電場三、點電荷的電場2QEkr (由庫侖定律和場強(qiáng)的定義式推導(dǎo)由庫侖定律和場強(qiáng)的定義式推導(dǎo))1 1. 大小大小2.2.場強(qiáng)方向：場強(qiáng)方向：正正點電荷電場方向點電荷電場方向背離背離電荷電荷 負(fù)負(fù)點電荷電場方向點電荷電場方向指向指向電荷電荷1 1、電場強(qiáng)度是矢量，合成應(yīng)遵循、電場強(qiáng)度是矢量，合成應(yīng)遵循平行四邊形法則平行四邊形法則 E+E-E合合四、電場強(qiáng)度的疊加四、電場強(qiáng)度的疊加（多個點電荷產(chǎn)生的電場）（多個點電荷產(chǎn)生的電場）PQ1Q2電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加適用范圍適用范圍電荷的意義電荷的意義FEq2QEkr定義式，適定義式，適用于一切電用于一切電場場僅對點電荷僅對點電荷的電場適用的電場適用q q是檢驗電是檢驗電荷，荷，E E與與q q無關(guān)無關(guān)QQ是場源電是場源電荷，荷，E E與與QQ成正比成正比FEq2QEkr和和的區(qū)別的區(qū)別：2、如果電場中各點電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個電場就如果電場中各點電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個電場就叫做叫做勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場。帶有等量異號電荷帶有等量異號電荷的一對平行金屬板，的一對平行金屬板，如果兩板相距很近，如果兩板相距很近，它們之間的電場，它們之間的電場，除邊緣部分外，可除邊緣部分外，可以看做勻強(qiáng)電場。以看做勻強(qiáng)電場。五、勻強(qiáng)電場五、勻強(qiáng)電場 六、電場力2 2、方向：、方向： 1 1、大?。?、大?。篎 FqEqE負(fù)電荷的電場力方向與場強(qiáng)方向相反負(fù)電荷的電場力方向與場強(qiáng)方向相反正電荷的電場力方向與場強(qiáng)方向相同正電荷的電場力方向與場強(qiáng)方向相同電場線電場線1、 電場線是用來形象地描述電場強(qiáng)弱電場線是用來形象地描述電場強(qiáng)弱與方向特性的一簇曲線。電場線上每與方向特性的一簇曲線。電場線上每一點的一點的切線方向切線方向，都和該點的，都和該點的場強(qiáng)方場強(qiáng)方向向一致。一致。七、電場線七、電場線電場線的特征電場線的特征1 1、電場線、電場線密密的地方場強(qiáng)的地方場強(qiáng)大大，電場線，電場線疏疏的地方的地方場強(qiáng)場強(qiáng)小小2 2、靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，、靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場線止于（或孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點起于）無窮遠(yuǎn)處點3 3、電場線不會相交，也不會相切、電場線不會相交，也不會相切4 4、電場線是、電場線是假想假想的，實際電場中并不存在的，實際電場中并不存在5 5、電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電、電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系特點：特點：a a、離點電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大、離點電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大b b、以點電荷為球心作個球面，電場線處處、以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向不同。方向不同。幾種常見電場中電場線的分布及特點幾種常見電場中電場線的分布及特點 1 1、正、負(fù)點電荷的電場中電場線的分布、正、負(fù)點電荷的電場中電場線的分布特點：特點：a a、沿點電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大、沿點電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大b b、兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強(qiáng)、兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直等量異種點電荷形成的電場中的電場等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布線分布c c、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的中點、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的中點0 0等距離等距離各點場強(qiáng)相等。各點場強(qiáng)相等。等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況分布情況特點：特點：a a、兩點電荷連線中點、兩點電荷連線中點OO處場強(qiáng)為處場強(qiáng)為0 0b b、兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀、兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀 疏，但場強(qiáng)并不為疏，但場強(qiáng)并不為0 0c c、兩點電荷連線的中點到無限遠(yuǎn)電場線先、兩點電荷連線的中點到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏變密后變疏正點電荷正點電荷勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場特點：特點：a a、勻強(qiáng)電場是大小和方向都相同的電場，故、勻強(qiáng)電場是大小和方向都相同的電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距平行等距的直線的直線b b、電場線的疏密反映場強(qiáng)大小，電場方向與、電場線的疏密反映場強(qiáng)大小，電場方向與電場線平行電場線平行abABa例、如圖例、如圖a a所示，所示，A A、B B是一個點電荷產(chǎn)生的電場是一個點電荷產(chǎn)生的電場的電場線，如圖的電場線，如圖b b則是方向在電場線上，則是方向在電場線上，a a、b b兩兩處的檢驗電荷所受電場力大小與電荷量大小之間處的檢驗電荷所受電場力大小與電荷量大小之間的函數(shù)圖線，則：（的函數(shù)圖線，則：（ ）A A、點電荷是正電荷，位置在、點電荷是正電荷，位置在B B側(cè)側(cè)B B、點電荷是正電荷，位置在、點電荷是正電荷，位置在A A側(cè)側(cè)C C、點電荷是負(fù)電荷，位置在、點電荷是負(fù)電荷，位置在A A側(cè)側(cè)D D、點電荷是負(fù)電荷，位置在、點電荷是負(fù)電荷，位置在B B側(cè)側(cè)qFbB1. 1.電場電場(1)(1)產(chǎn)生：帶電體在其周圍空間存在電場產(chǎn)生：帶電體在其周圍空間存在電場(2)(2)性質(zhì)：對處在場中的電荷有電場力的作用。性質(zhì)：對處在場中的電荷有電場力的作用。 2 2電場強(qiáng)度：描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量電場強(qiáng)度：描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量 （1 1）定義）定義: E = F / q: E = F / q（2 2）單位：）單位：N/C V/mN/C V/m（3 3）方向：與正電荷在該點受電場力方向相同）方向：與正電荷在該點受電場力方向相同（4 4）電場中某一點的場強(qiáng)與檢驗電荷無關(guān)。）電場中某一點的場強(qiáng)與檢驗電荷無關(guān)。（5 5）真空中點電荷的場強(qiáng)公式）真空中點電荷的場強(qiáng)公式: : 3 3場強(qiáng)的疊加：矢量求和場強(qiáng)的疊加：矢量求和2QEkr小小 結(jié)結(jié) E=k E=kQr24 4、電場力：電荷在電場中的作用力。、電場力：電荷在電場中的作用力。（1 1）大小：）大?。篎=F=EqEq（2 2）方向：正電荷的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相同）方向：正電荷的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相同 負(fù)電荷的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相反。負(fù)電荷的電場力方向與電場強(qiáng)度方向相反。5 5、電場線（電場是客觀存在，而電場線是不存在的意識）、電場線（電場是客觀存在，而電場線是不存在的意識） 是是人為畫上人為畫上的一組不閉合曲線，曲線的疏密表示電場的一組不閉合曲線，曲線的疏密表示電場強(qiáng)度的強(qiáng)弱（大?。?，曲線的切線表示電場強(qiáng)度的方向強(qiáng)度的強(qiáng)弱（大小），曲線的切線表示電場強(qiáng)度的方向 （一）電場線的特點：（一）電場線的特點：1 1、電場線、電場線密密的地方場強(qiáng)的地方場強(qiáng)大大，電場線，電場線疏疏的地方場強(qiáng)的地方場強(qiáng)小小2 2、靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷、靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點（或負(fù)電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點3 3、電場線不會相交，也不會相切、電場線不會相交，也不會相切4 4、電場線是、電場線是假想假想的，實際電場中并不存在的，實際電場中并不存在5 5、電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必、電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系然聯(lián)系（二）幾種點電荷的電場線分布：正點電荷正點電荷練習(xí)練習(xí)1 1：在電場中在電場中A A處放點電荷處放點電荷+q+q，其受電場力為，其受電場力為F F，方向向左，則，方向向左，則A A處場強(qiáng)大小為處場強(qiáng)大小為 ，方，方向為向為 ；若將；若將A A處放點電荷為處放點電荷為2q2q，則，則該處電場強(qiáng)度大小為該處電場強(qiáng)度大小為 ，方向為，方向為 。Fq向左向左Fq向左向左課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練rQP2QEkr2 2、一個半徑為、一個半徑為R R的的均勻均勻帶電球體（或帶電球體（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場球殼）在外部產(chǎn)生的電場與一個位于與一個位于球心的、電球心的、電荷量相等的荷量相等的點電荷產(chǎn)生點電荷產(chǎn)生的電場相同的電場相同QrPR3 3、 關(guān)于電場強(qiáng)度，下列說法正確的是（關(guān)于電場強(qiáng)度，下列說法正確的是（ ） A A E E=F/qF/q，若，若q q減半，則該處的場強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼臏p半，則該處的場強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼? 2倍倍 B BE E=kQ/kQ/r r2 2中，中，E E與與QQ成正比，而與成正比，而與r r平方成反比平方成反比 C C在以一個點電荷為球心，在以一個點電荷為球心，r r為半徑的球面上，各點的為半徑的球面上，各點的場強(qiáng)均相同場強(qiáng)均相同 D D電場中某點的場強(qiáng)方向就是該點所放電荷受到的電電場中某點的場強(qiáng)方向就是該點所放電荷受到的電場力的方向場力的方向B4 4、在真空中有兩個點電荷、在真空中有兩個點電荷q q1 1和和q q2 2，分別位于分別位于A A和和B B，相距，相距20 cm20 cm，q q1 1為為4 41010-8-8 C C，q q2 2為為8 81010-8-8 C C。則在。則在ABAB連線上連線上A A點的外側(cè)離點的外側(cè)離A A 點點20 cm20 cm處處的的D D點場強(qiáng)大小、方向如何點場強(qiáng)大小、方向如何? ? 4.54.510103 3 N/C N/C，方向由，方向由D D指向指向A A。 6 6、如圖，是靜電場的一部分電場線的分布，、如圖，是靜電場的一部分電場線的分布，下列說法正確的是：（下列說法正確的是：（ ）A A、這個電場只能是負(fù)電荷的電場、這個電場只能是負(fù)電荷的電場B B、點電荷、點電荷q q在在A A、B B兩處受到的電場力兩處受到的電場力F FB BFFA AC C、點電荷、點電荷q q在在A A、B B兩處的加速度大小，兩處的加速度大小，a aA Aa aB B （不計重力）（不計重力）D D、負(fù)電荷在、負(fù)電荷在B B點處受到的電場力方向沿點處受到的電場力方向沿B B點切點切 線方向線方向ABB7 7、如圖為一條電場線，下列說法正確的是：、如圖為一條電場線，下列說法正確的是：（ ）A A、E EA A一定大于一定大于E EB BB B、因電場線是直線，所以是勻強(qiáng)電場，故、因電場線是直線，所以是勻強(qiáng)電場，故 E EA A=E=EB BC C、A A點電場方向一定由點電場方向一定由A A指向指向B BD D、ABAB兩點的場強(qiáng)方向不能確定兩點的場強(qiáng)方向不能確定ABC8 8、正檢驗電荷、正檢驗電荷q q在電場中在電場中P P點處開始向點處開始向QQ點作點作減速運動，且運動的加速度值越來越?。ㄖ亓p速運動，且運動的加速度值越來越小（重力不計），則可以確定它所處的電場可能是：不計），則可以確定它所處的電場可能是：（ ）ABCDPQPQPQPQC