第三節(jié) 電場 電場強度課件.ppt

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1、電 場 電 場 強 度同 學 們 要繼 續(xù) 努 力 復 習 提 問 : 1.庫 侖 定 律 的 內 容 和 表 達 式 在 真 空 中 兩 點 電 荷 的 作 用 力 跟 它 們 的 電 量 乘 積 成正 比 ， 跟 它 們 的 距 離 的 平 方 成 反 比 ， 作 用 力 的 方向 在 它 們 的 連 線 上 2 .在 什 么 情 況 下 ， 帶 電 體 可 當 作 點 電 荷 處理 帶 電 體 間 距 離 遠 大 于 物 體 本 身 線 度 在 我 們 學 習 的 力 當 中 ， 哪 些 是 接 觸 力 ， 哪 些 是 非 接 觸 力 ？ 接 觸 力 :壓 力 ,支 持 力 ,拉 力 和

2、 摩 擦 力 等 非 接 觸 力 :重 力 ,磁 力 等 事 實 上 ， 力 的 相 互 作 用 可 以 通 過 接 觸 傳 遞 ， 也 可 以 不通 過 接 觸 傳 遞 。 對 于 非 接 觸 力 ， 人 們 為 了 便 于 表 達 ， 仍 然認 為 力 的 傳 遞 依 賴 著 某 種 媒 介 ， 而 這 種 媒 介 就 是 人 們 常 說的 “ 場 ” 。 譬 如 ， 我 們 可 以 說 磁 力 的 傳 遞 是 通 過 磁 場 ， 萬有 引 力 的 傳 遞 是 通 過 萬 有 引 力 場 ， 等 等 。 今 天 ， 我 們 又 面臨 著 一 種 新 的 非 接 觸 力 ： 庫 侖 力 ，

3、因 此 ， 也 必 將 面 臨 著 一種 新 的 場 ， 它 就 是 電 場 1.電 場 ： 電 場 是 電 荷 周 圍 存 在 的 一 種 特 殊 物 質物 質 存 在的 兩 種 形式 實 體 :由 分 子 組 成 ， 看 得 見 ， 摸 得 著 場 :看 不 見 ， 摸 不 著 ， 不 以 人 的 感 官 意 識為 轉 移 的 客 觀 存 在 。4. 電 場 的 基 本 性 質 ： 對 放 入 其 中 的 電 荷 有 力 的 作 用 。這 種 力 叫 做 電 場 力 。 （ 反 映 了 電 場 的 力 的 性 質 ）2.物 質 性 ,特 殊 性3.靜 電 場 :靜 止 電 荷 產(chǎn) 生 的

4、電 場 請 學 生 用 場 的 觀 點 分 析 電 荷 A和 B間 的 相 互 作 用 電 荷 A受 電 場 力 的 作 用 ， 是 因 為 它 處 在 電 荷 B激 發(fā)的 電 場 中 。 而 同 時 ， 由 于 電 荷 A自 身 帶 電 ， 它 必 然 也 激發(fā) 了 電 場 電 荷 B受 電 場 力 的 緣 故 是 因 為 它 處 在 電 荷A所 激 發(fā) 的 電 場 中 的 緣 故 。 一 、 電 場近 代 物 理 證 明 ： 電 場 是 一 種 物 質 。 它 具 有 能 量 、 動 量 、 質 量 。1.電 場 ： 電 場 是 電 荷 周 圍 存 在 的 一 種 特 殊 物 質4. 電

5、場 的 基 本 性 質 ： 對 放 入 其 中 的 電 荷 有 力 的 作 用 。這 種 力 叫 做 電 場 力 。 （ 反 映 了 電 場 的 力 的 性 質 ）2.物 質 性 ,特 殊 性3.靜 電 場 :靜 止 電 荷 產(chǎn) 生 的 電 場 q FA q FB場 源 電 荷 ： 產(chǎn)生 電 場 的 電 荷 試 探 電 荷 （ 或稱 為 檢 驗 電 荷 ） Q F qF=Eq檢 驗 電 荷 必 須 具 備 條 件 ： 電 荷 量 和 尺 寸 必 須 充 分 小 ， 使得 當 將 檢 驗 電 荷 引 入 電 場 中 時 不 改 變 場 源 電 荷 的 分 布 。 E=F/q 二 、 電 場 強

6、度如 圖 1所 示 ， 在 +Q電 場 中 A點 分別 放 入 電 荷 q1、 q2、 q3則 它 們 分別 受 靜 電 力 為 F 1= 2 1rkQq F2= 2 2rkQq F3= 2 3rkQqF與 q的 比 值 不 隨 檢 驗 電 荷 電 量 變 化 2332211 rkQqFqFqF 二 、 電 場 強 度 1.定 義 ： 放 入 電 場 中 某 一 點 的 電 荷 受 到 的 靜 電 力 F跟 它的 電 荷 量 q的 比 值 ,叫 做 該 點 的 電 場 強 度 ， 簡 稱 場 強 。2.定 義 式 ： E= qF F電 場 力 國 際 單 位 ： 牛 （ N）q電 量 國 際

7、單 位 ： 庫 （ C） E電 場 強 度 國 際 單 位 ： 牛 / 庫 （ N/ C） 3.物 理 意 義 ： 反 應 電 場 本 身 力 的 性 質 的 物 理 量 ， 電 場 中 某 點的 電 場 強 度 數(shù) 值 上 等 于 單 位 正 電 荷 在 那 里 所 受的 靜 電 力 。 反 映 了 電 場 的 強 弱 和 方 向 該 式 是 借 助 于 點 電 荷 場 強 推 出 ， 但 可 適 用 于 任 意 電 場 。 +Q +qA FAEA+Q -qAFA EA根 據(jù) 規(guī) 定 ： 負 電 荷 在 電 場 中 某 點 受 到 的 靜 電 力的 方 向 跟 該 點 的 場 強 方 向 相

8、 反 。 物 理 學 中 規(guī) 定 ： 電 場 中 某 點 的 場 強 度 方 向 跟 正電 荷 在 該 點 所 受 的 靜 電 力 方 向 相 同 。電 場 強 度 既 有 大 小 又 有 方 向4 電 場 強 度 是 矢 量 ： 理 解 訓 練 ： 在 電 場 中 某 點 放 一 試 探 電 荷 ， 其 電 荷 量 為 q， 試 探 電荷 受 到 的 電 場 力 為 F， 則 該 點 電 場 強 度 為 E=F/q， 那 么 下列 說 法 是 否 正 確 A、 若 移 去 試 探 電 荷 q， 該 點 的 電 場 強 度 就 為 零 B、 若 在 該 點 放 一 個 電 荷 量 為 2q的

9、試 探 電 荷 ， 該 點 的場 強 就 變 為 E/2 C、 若 在 該 點 放 一 個 電 荷 量 為 -2q的 試 探 電 荷 ， 則 該點 的 場 強 大 小 仍 為 E， 但 電 場 強 度 的 方 向 變 為 原 來 相反 的 方 向 A、 B、 C都 錯 誤 5. 點電荷的電場決定式：2rQkE Q：場源電荷r：電場中點到Q的距離只適用于真空中點電荷方向：正電荷發(fā)散負電荷收斂+- E Q+ QE 區(qū)別2rQkE E=F/q定義式?jīng)Q定式任何電場真空中點電荷電場大小與q的正負、大 小以及有無均無關由場源電荷Q及該點 到Q的距離r決定 三 .電 場 強 度 的 疊 加 原 理 將 試

10、探 電 荷 放 入 兩 個點 電 荷 產(chǎn) 生 的 場 中電 場 中 任 何 一 點 的 總 場 強 等 于 各 個 點 電荷 在 該 點 各 自 產(chǎn) 生 的 場 強 的 矢 量 和 。 這就 是 場 強 疊 加 原 理 。 Q1 Q2A E1E2 E（ 1） 如 果 場 源 是 多 個 點 電 荷 ， 電 場 中 某點 的 電 場 強 度 為 各 個 點 電 荷 單 獨 在 該 點產(chǎn) 生 的 電 場 強 度 的 適 量 和（ 2） 對 于 較 大 的 帶 電 體 的 電 場 ， 可 把 帶 電 體 分 成 很 多 小 塊 ， 每一 小 塊 可 看 成 是 點 電 荷 ， 再 用 電 場 疊 加

11、 的 方 法 計 算 合 場 強 。 均 勻 的 帶 電 球 體 （ 球 殼 ） 外 各 點 的 電 場 強 度 ： 式 中 r是 球 心到 該 點 的 距 離 ， Q為 整 個 球 體 上 所 有 的 電 荷 。 電場的疊加原理獨立性各個場源產(chǎn)生電場互不干擾。疊加原理注意： 只有同時作用在同一區(qū)域內的電場才可以進行疊加。矢量合成法則平行四邊形定則 基 本 知 識 點 電 場 客 觀 存 在 、 特 殊 物 質電 場 強 度 E=F/q E=kQ/r2特 例電 場 的 疊 加 矢 量 運 算基 本 方 法（ 思 想 ） 比 值 定 義 法 ： E=F/q試 探 電 荷 （ 理 想 模 型 ）小

12、 結 ： 答 案 ： （ 1） F=9N（ 2） EB=4.5 105N/C（ 3） 18N， EB=4.5 105N/C （ 4） EB=4.5 105N/C 場 電 荷 Q=2 10-4C， 是 正 點 電 荷 ； 試 探 電 荷 q=2 10-5C，是 負 電 荷 ， 它 們 相 距 r=2m而 靜 止 且 都 在 真 空 中 ， 如 圖 所 示 。求 ：（ 1） q受 的 電 場 力 ；（ 2） q所 在 的 B點 的 場 強 EB；（ 3） 只 將 q換 為 q， =4 10-5C的 正 點 電 荷 ， 再 求 q受 力 及 B點的 場 強 ；（ 4） 將 試 探 電 荷 拿 去 后

13、 再 求 B點 場 強 。 rq 9qQ B 真 空 中 兩 個 正 點 電 荷 A、 B所 帶 電 量 皆 為 Q， 且 相 距 為 r,則 距 離 A為 r/3處 的 P點 的 電 場 強 度 為 多 少 ？ P EAEB解 ： A、 B都 在 P點 產(chǎn) 生 電 場 ，且 兩 個 場 強 方 向 相 反 。 2= rQkE因 為 ： 2 2P A BQ QE k kr r 所 以 ： 答 ： P點 場 強 為 27kQ/4r2.A+Q B+Q 例 題 ： 2274kQr 習 題 例 ： 如 圖 所 示 ， 點 電 荷 q與 9q靜 止 于 真 空 中 ， 相 距 r， 它們 均 為 正 電

14、 荷 ， 求 ：（ 1） 連 線 中 點 A的 場 強 EA；（ 2） 求 場 強 為 0的 點 位 置 。答 案 ：（ 1） EA=8kq2/r2 （ 2） 離 q距 離 為 r/4rq 9qA 質 量 為 m的 帶 電 量 為 Q的 點 電 荷 A從 空 中 自 由下 落 ， 在 它 正 下 方 的 地 面 上 固 定 有 Q/2的 點 電 荷 B ,當 A落 至 距 B為 r時 ， 測 得 A獲 得 向 上 的 加 速 度 a=g，則 A、 B電 荷 帶 電 荷 （ 填 同 種 、 異 種 ） ，此 時 r = ， 點 電 荷 B受 的 庫 侖 力為 。 同 種(K Q2/4mg)1/22mg 解 ： F-mg=mg F=2mg F=K QQ/2r2 r2=K Q2/2F r=(K Q2/4mg)1/2 QQ/2 BAFmgr