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1、学习目标 1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的,知道电场是客观存在的一种特殊物质形态 2理解电场强度的概念及其定义式,会根据电场强度的定义式进行有关的计算,知道电场强度是矢量,知道电场强度的方向是怎样规定的 3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式,并能用此公式进行有关的计算 4知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算第1页/共43页本节要求: 问题1 电荷之间的相互作用力是如何发生的? 问题2 怎样来描述电场的强弱呢? 问题3 点电荷的场强如何? 问题4 如何求合电场场强?第2页/共43页点电荷:点电荷: 库仑定律库仑定律 :形状和大小可忽略的带电体形状和大小可忽略
2、的带电体 真空真空中两个中两个点电荷点电荷之间相互作之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。向在它们的连线上。复习引入复习引入221rqkqF 库仑定律公式:库仑定律公式:第3页/共43页脚踢球,脚对球的力 直接作用在球上第4页/共43页汽车拉拖车, 汽车对拖车的拉力 是通过绳子作用的。第5页/共43页例如:接触力:弹力和摩擦力等非接触力:万有引力(重力),磁力,库仑力等 磁力的传递是通过磁场,万有引力的传递是通过万有引力场。第6页/共43页 19世纪30
3、年代,法拉第提出:在电荷的周围存在着由它产生的电场,处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。 电场以及磁场已被证明是一种客观存在,并且是互相联系的,统称为电磁场。本章只讨论静止电荷产生的电场,称为静电场。F1F2AB媒介物媒介物电场电场问题1 电荷之间的相互作用力是如何发生的?第7页/共43页FBA 1. 电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质第8页/共43页 2. 电场对放入其中的电荷有力的作用。这种力叫做电场力。FBFA电荷A和B间是通过电场实现相互作用的 第9页/共43页一一.电场电场 2 2、定义:、定义: 电场是看不见摸不着电场是看不见摸不着, ,但但电场是客观存在的,是电
4、场是客观存在的,是一种特殊物质一种特殊物质形态。形态。 3.3.基本性质:基本性质:电场对放入其中的电电场对放入其中的电荷有力的作用荷有力的作用-电场力。电场力。1、任何带电体任何带电体的周围都都存在着存在着电场电场。第10页/共43页qFAqFB场源电荷:产生电场的电荷 试探电荷(或称为检验电荷)Q第11页/共43页电场强度电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。电场的强弱是与位置有关的。 实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的,称为试探电荷,或检验电荷 被检验的电场是电荷O所激发的,所有电荷O称为场源电荷,或源电荷。电荷量和尺寸充分小第12页/共43页不同的电荷在电场
5、中同一点所受的电 场力不同,但电场中同一点的电场是一定的, 因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱猜想:能否用电场力的大小表示电场的强弱?问题2 怎样来描述电场的强弱呢?第13页/共43页 电荷q在距Q较近的A点,受到的电场力大. 电荷q在距Q较远的B点,受到的电场力小.同一试探电荷同一试探电荷q q在电场中的不同点在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同受到的电场力的大小是否相同? ?第14页/共43页结论:F/qF/q能反映电场中某点电场力的性能反映电场中某点电场力的性质质电场的强弱。电场的强弱。2.2.电场中不同的点,同一电荷所受力也不同,电场中不同的点,同一电荷所受力也不同,比值比值
6、F/qF/q一般是不同的一般是不同的。1.1.电场中的同一点,不同电荷所受力不同,电场中的同一点,不同电荷所受力不同,比值比值F/qF/q是一定的。是一定的。实验发现实验发现:第15页/共43页二二.电场电场强度强度(E)1.定义:定义:放入电场中某点的试探电荷放入电场中某点的试探电荷q q所受的电所受的电场力场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q q的的比值比值,叫做该点的电场强,叫做该点的电场强度。度。3.单位单位:牛牛/ /库库(N/C)(N/C)或或伏伏/ /米米(V/m) (V/m) 物理意义?物理意义? 2.2.定义式:定义式:qFE第16页/共43页+Q+qFE+Q-qFE根据规定
7、: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。4.场强的矢量性:-Q+qFE-Q-qEF物理学中规定,电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点物理学中规定,电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同所受的静电力的方向相同第17页/共43页5.理解:(3 3)由)由电场本身的性质电场本身的性质决定,与试探电荷决定,与试探电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。无关。(1) 为定义式为定义式,适用适用于一切电场一切电场。 (2 2)电场强度是反映电场)电场强度是反映电场强弱和方向强弱和方向的物的物量。量。 (4 4)电场力
8、:)电场力:F= q E (决定式)(决定式)qFE 第18页/共43页1.设:试探电荷的电荷量q=+5.010-9C,测得它在电场中的A点受到的电场力为F=3.010-4N,求:A点的场强是多大?如果改用电荷量为如果改用电荷量为q=+6.0q=+6.0 1010-9-9C C的试探电荷,来确的试探电荷,来确定该点的场强,场强会不会改变?定该点的场强,场强会不会改变?解:E=F/q=3.010-4/5.010-9=6.0104C场强方向:水平向左第19页/共43页2.设:试探电荷的电荷量q=+5.010-8C,测得它在电场中的B点受到的电场力为F=2.010-3N,求:B点的场强是多大?解:E
9、=F/q=2.010-3/5.010-8=4.0104(N/C)场强的方向:水平向左 如果如果B B点未放试探电荷,则点未放试探电荷,则B B点的场强点的场强大小为多少?方向呢?大小为多少?方向呢?第20页/共43页+Q+QMNab+Q- QMNcd1、画出、画出a、b、c、d四点的场强方向四点的场强方向2、比较、比较Ea与与Eb的大小的大小 比较比较Ec与与Ed的大小的大小第21页/共43页电场力电场强度物理意义电荷在电场中所受的力反映电场力的属性决定因素由电场和电荷共同决定仅有电场自身决定大小F=qEE=F/q方向正电荷受力与E相同负电荷受力与E相反规定E的方向为正电荷在该点的受力方向单位
10、NN/C第22页/共43页点电荷是最简单的场源电荷,它激发的电场有什么特点呢?Qrq2rQqkF qFE 2rQkE 式中Q是场源电荷大小如果以Q为中心作一个球面,则球面上各点的电场强度大小相等。问题问题3 3 点电荷点电荷的场强如何?的场强如何?第23页/共43页FF2.场强方向:场强方向: 负负点电荷电场方向点电荷电场方向指向指向电荷中心电荷中心三三.点电荷电场强度点电荷电场强度1.点电荷场强大小:点电荷场强大小:E=E= 2rkQEPP+QEPPQ正正点电荷电场方向点电荷电场方向背离背离电荷电荷 注意注意:Q Q 场源电荷场源电荷 r r 到场源电荷的距离到场源电荷的距离第24页/共43
11、页 例、一点电荷一点电荷Q=2.0Q=2.01010-8-8C C,在距,在距此点电荷此点电荷30cm30cm处,该点电荷产生的处,该点电荷产生的电场的场强是多少?电场的场强是多少?第25页/共43页适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义FEq2QEkr定义式,定义式,适用于一切电场适用于一切电场仅对点电荷的仅对点电荷的电场适用电场适用q q是检验电荷,是检验电荷,但但E E与与q q无关无关Q Q是场源电荷,是场源电荷,E E与与Q Q成正比成正比FEq2QEkr和和的区别的区别:第26页/共43页结论:结论: 可以用矢量运算的可以用矢量运算的平行四边形定则平行四边形定则求合电场场强。求合电场
12、场强。问题问题4 4 如何求合电场场强?如何求合电场场强?四四.电场的叠加电场的叠加:合电场合电场E E合合是是E E1 1、E E2 2为邻为邻边的平行四边形的对角线。边的平行四边形的对角线。第27页/共43页 如空间中有几个点电荷同时存在,此时各点的场强是怎样的呢? 电场的叠加原理电场的叠加原理 P P点的场强,等于点的场强,等于Q Q1 1在该点产生的场在该点产生的场强强E E1 1和和Q Q2 2在该点产生的场强在该点产生的场强E E2 2的矢量和的矢量和 先求出点电荷Q1在P点产生的场强E1再求出点电荷Q2在P点产生的场强E2第28页/共43页电场强度的叠加原理研究方法:将试探电荷放
13、入两个点电荷产生的电场中。电场中任何一点的总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。Q1-Q2AE1E2E第29页/共43页E E合E E2 2E E1 1Q Q1 1Q Q2 2A AQ Q1 1Q Q2 2A A题例分析题例分析 例:如图所示,真空中有两个点电荷例:如图所示,真空中有两个点电荷Q Q1 1 =+3.010-8C和Q Q2 2 =-3.010-8C,它它们相距们相距0.1m, A点与两个点电荷的距点与两个点电荷的距离离r相等,相等,r=0.1m 。求:。求:(1)电场中)电场中A点的场强。点的场强。(2)在)在A点放入点放入q=-1 10-6C 求
14、它所受的电场力。求它所受的电场力。第30页/共43页解解:(1)设设Q Q1 1和和Q Q2 2在在A A点的电场强点的电场强 度分别为度分别为E E1 1、E E2 2,方向如图。,方向如图。 据平行四边形定则,据平行四边形定则,E E合在合在E E1 1和和 E E2 2夹角的平分线上,且与夹角的平分线上,且与Q Q1 1与与Q Q2 2 连线平行。连线平行。 合场强合场强大小大小为为: :E E合合= E= E1 1= E= E2 2 = = 代入数据得代入数据得E=2.7E=2.710104 4v/mv/m2rkQQ Q1 1Q Q2 2A AE E合E E2 2E E1 1Q Q1
15、1Q Q2 2A A例题分析第31页/共43页解解:(2) A A点处点处q q所受的电场力所受的电场力: :F=Eq=2.7 104 1 10-6 =2.7 10-2 (N)Q Q1 1Q Q2 2E E合E E2 2E1E1A AF F的方向沿的方向沿E E合合的反的反方向方向例题分析第32页/共43页点电荷的电场1、电场强度的定义式为E=F/q,则A、它只适用于点电荷产生的电场B、无论检验电荷的q值如何变化,F与q的比值对电场中同一点来讲是不变的C、电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比D、场强方向与检验电荷的极性有关B第33页/共43页点电荷的电场2、下列关于场强的说法
16、正确的是:A、公式E=F/q不只适用于真空中的电场B、公式E=kQ/r2中的Q是放入电场中的试探电荷的电量C、在一个以点电荷Q为中心,r为半径的球面上,各处的场强都相同D、空间某点的电场强度E与放在该处的试探电荷所受的电场力F成正比,与试探电荷的电荷量q成反比A第34页/共43页电场强度的叠加3、如图,A、B两点分别放有+210-8C和-210-8C两个点电荷,相距60cm,试求:(1)AB连线中点O的场强;(2)AB延长线上离B点距离为30cm的M点的场强;(3)AB连线的垂直平分线上离开O点距离为30cm处的P点的场强。ABQQ(1)4103N/C,方向沿AB连线向右;(2)1.78103
17、N/C,方向由M指向B点;(3)1.4103N/C,方向平行于AB向右。第35页/共43页电场强度的叠加 一个比较大的带电物体不能看做点电荷。在计算它的电场时,可以把它分做若干小块,只要每个小块足够小,就可以把每小块所带的电荷看成点电荷,然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。QrrQ一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,球外各点的电场强度:2rQkE rR,Q是整个球体所带的电荷量第36页/共43页电场强度的叠加4、两个固定的异号点电荷,电量给定但大小不等,用E1和E2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小,则在
18、通过两点电荷的直线上,E1=E2的点:A、有三个,其中两处合场强为零;B、有三个,其中一处合场强为零;C、只有两个,其中一处合场强为零;D、只有一个,该处合场强不为零C第37页/共43页作业:在电场中的某点放入电荷量为5.010-9C的点电荷,受到的电场力为3.010-4N ,这一点的电场强度是多大?如果改用电荷量为.010-C的点电荷,用来确定该点的场强,场强会不会改变?为什么?第38页/共43页电场中某点的场强是.0.01010N/CN/C,电荷量为+5.05.01010-8-8C C的点电荷在该点受到的电场力是多大?电场力的方向与场强的方向是相同还是相反?电荷量为 -5.05.01010
19、-8-8C C的点电荷在该点受到的电场力是多大?电场力的方向与场强的方向是相同还是相反?第39页/共43页3真空中有一电场,在电场中P点放一电量为4.010-9C的检验电荷它受到的电场力为2.010-5N,则P点的场强为_NC;把检验电荷电量减小为2.010-9C,则该电荷在P点受到的电场力为_N.第40页/共43页 4. 真空中,A、B两点上分别放置异种点电荷Q1、Q2,已知两点电荷间引力为10N,Q1= -1 10-2C,Q2=2 10-2C,则Q2在A处产生的电场场强大小是_N/C,方向_; Q1在B处产生的电场场强大小_N/C,方向_.A-Q1B+Q2第41页/共43页基本知识点电场客观存在、特殊物质电场强度E=F/qE=kQ/r2特例电场的叠加矢量运算基本方法(思想)比值定义法: E=F/q试探电荷(理想模型)小结:第42页/共43页感谢您的观看!第43页/共43页
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