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(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種對(duì)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(duì)電荷B的作用電荷電荷B的電場對(duì)電荷的電場對(duì)電荷A的作用的作用AB 用什么可以檢驗(yàn)空間存在看用什么可以檢驗(yàn)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(yàn)電荷（試探電荷）檢驗(yàn)電荷（試探電荷）： 用來檢驗(yàn)電場的電量很?。ú挥绊懹脕頇z驗(yàn)電場的電量很?。ú挥绊懺妶觯?；體積很?。梢援?dāng)作質(zhì)點(diǎn)）原電場）；體積很?。梢援?dāng)作質(zhì)點(diǎn)）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(diǎn)電荷點(diǎn)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(diǎn)的電場呢？三點(diǎn)的電場呢？結(jié)論結(jié)論: : F/qF/q能反映電場中某點(diǎn)電場的能反映電場中某點(diǎn)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(diǎn)，同一電荷所受力也的點(diǎn)，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(diǎn)，不同電荷所受力不同，一點(diǎn)，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(diǎn)的試探電荷定義：放入電場中某點(diǎn)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(diǎn)的電場強(qiáng)度，叫做該點(diǎn)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(diǎn)受到的電場力方在該點(diǎn)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(diǎn)受到的電場力方向相反)三、點(diǎn)電荷的電場三、點(diǎn)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(diǎn)電荷電場方向點(diǎn)電荷電場方向背離背離電荷電荷 負(fù)負(fù)點(diǎn)電荷電場方向點(diǎn)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(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場）（多個(gè)點(diǎn)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(duì)點(diǎn)電荷僅對(duì)點(diǎn)電荷的電場適用的電場適用q q是檢驗(yàn)電是檢驗(yàn)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(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場就如果電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場就叫做叫做勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場。帶有等量異號(hào)電荷帶有等量異號(hào)電荷的一對(duì)平行金屬板，的一對(duì)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?。骸⒋笮。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(diǎn)的一點(diǎn)的切線方向切線方向，都和該點(diǎn)的，都和該點(diǎn)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(diǎn)起于）無窮遠(yuǎn)處點(diǎn)3 3、電場線不會(huì)相交，也不會(huì)相切、電場線不會(huì)相交，也不會(huì)相切4 4、電場線是、電場線是假想假想的，實(shí)際電場中并不存在的，實(shí)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(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系場中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、離點(diǎn)電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大、離點(diǎn)電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大b b、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場線處處、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)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(diǎn)幾種常見電場中電場線的分布及特點(diǎn) 1 1、正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布、正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、沿點(diǎn)電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大、沿點(diǎn)電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大b b、兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線）上，場強(qiáng)、兩點(diǎn)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(diǎn)電荷形成的電場中的電場等量異種點(diǎn)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(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)、在中垂面（中垂線）上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0 0等距離等距離各點(diǎn)場強(qiáng)相等。各點(diǎn)場強(qiáng)相等。等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中電場中電場線等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中電場中電場線分布情況分布情況特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)OO處場強(qiáng)為處場強(qiáng)為0 0b b、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場線非常稀、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)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(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場線先、兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏變密后變疏正點(diǎn)電荷正點(diǎn)電荷勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場特點(diǎn)：特點(diǎn)：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(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場是一個(gè)點(diǎn)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(yàn)電荷所受電場力大小與電荷量大小之間處的檢驗(yàn)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(diǎn)電荷是正電荷，位置在、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在B B側(cè)側(cè)B B、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在A A側(cè)側(cè)C C、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在A A側(cè)側(cè)D D、點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，位置在、點(diǎn)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(duì)處在場中的電荷有電場力的作用。性質(zhì)：對(duì)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(diǎn)受電場力方向相同）方向：與正電荷在該點(diǎn)受電場力方向相同（4 4）電場中某一點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。）電場中某一點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。（5 5）真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式）真空中點(diǎn)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?。海┐笮。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(shí)）、電場線（電場是客觀存在，而電場線是不存在的意識(shí)） 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?。?，曲線的切線表示電場強(qiáng)度的方向 （一）電場線的特點(diǎn)：（一）電場線的特點(diǎn)：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(diǎn)（或負(fù)電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點(diǎn)3 3、電場線不會(huì)相交，也不會(huì)相切、電場線不會(huì)相交，也不會(huì)相切4 4、電場線是、電場線是假想假想的，實(shí)際電場中并不存在的，實(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡之間沒有必然聯(lián)系然聯(lián)系（二）幾種點(diǎn)電荷的電場線分布：正點(diǎn)電荷正點(diǎn)電荷練習(xí)練習(xí)1 1：在電場中在電場中A A處放點(diǎn)電荷處放點(diǎn)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?yàn)橄驗(yàn)?；若將；若將A A處放點(diǎn)電荷為處放點(diǎn)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?yàn)?，方向?yàn)?。Fq向左向左Fq向左向左課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練rQP2QEkr2 2、一個(gè)半徑為、一個(gè)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(gè)位于與一個(gè)位于球心的、電球心的、電荷量相等的荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生點(diǎn)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(gè)點(diǎn)電荷為球心，在以一個(gè)點(diǎn)電荷為球心，r r為半徑的球面上，各點(diǎn)的為半徑的球面上，各點(diǎn)的場強(qiáng)均相同場強(qiáng)均相同 D D電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是該點(diǎn)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(gè)點(diǎn)電荷、在真空中有兩個(gè)點(diǎn)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(diǎn)的外側(cè)離點(diǎn)的外側(cè)離A A 點(diǎn)點(diǎn)20 cm20 cm處處的的D D點(diǎn)場強(qiáng)大小、方向如何點(diǎn)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(gè)電場只能是負(fù)電荷的電場、這個(gè)電場只能是負(fù)電荷的電場B B、點(diǎn)電荷、點(diǎn)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(diǎn)電荷、點(diǎn)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(jì)重力）（不計(jì)重力）D D、負(fù)電荷在、負(fù)電荷在B B點(diǎn)處受到的電場力方向沿點(diǎn)處受到的電場力方向沿B B點(diǎn)切點(diǎn)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(diǎn)電場方向一定由點(diǎn)電場方向一定由A A指向指向B BD D、ABAB兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向不能確定兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向不能確定ABC8 8、正檢驗(yàn)電荷、正檢驗(yàn)電荷q q在電場中在電場中P P點(diǎn)處開始向點(diǎn)處開始向QQ點(diǎn)作點(diǎn)作減速運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)的加速度值越來越?。ㄖ亓p速運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)的加速度值越來越?。ㄖ亓Σ挥?jì)），則可以確定它所處的電場可能是：不計(jì)），則可以確定它所處的電場可能是：（ ）ABCDPQPQPQPQC