電場 電場強(qiáng)度和電場線(完美版)

1、武勝中學(xué)武勝中學(xué) 吳建兵吳建兵 例如：例如：壓力壓力,支持力支持力,拉力和摩擦力拉力和摩擦力等。等。 問題探究問題探究 真空中兩個靜止點電真空中兩個靜止點電 荷之間的相互作用力。荷之間的相互作用力。 公式：公式： 作用力方向在它們的作用力方向在它們的 連線上。同性相斥，連線上。同性相斥， 異性相吸。異性相吸。 2 21 r QQ KF 靜電力（庫侖力）靜電力（庫侖力） 不需要接觸就可以產(chǎn)生不需要接觸就可以產(chǎn)生 電荷電荷 電荷電荷 那么，沒有接觸的兩那么，沒有接觸的兩 個電荷之間的相互作用靠個電荷之間的相互作用靠 什么傳遞呢什么傳遞呢？ 問題探究問題探究 19世紀(jì)世紀(jì)30年代，法拉第提出一種觀念

2、，認(rèn)為在電荷的周圍年代，法拉第提出一種觀念，認(rèn)為在電荷的周圍 存在著由它產(chǎn)生的電場（存在著由它產(chǎn)生的電場（electric field），處在電場中的其他電荷），處在電場中的其他電荷 受到的作用力就是這個電場給予的。受到的作用力就是這個電場給予的。 法拉第 Faraday （17911867） 讓我們一起來想象這個讓我們一起來想象這個“電場電場”： 1、看不見、摸不著；卻是客觀存在的物質(zhì)。、看不見、摸不著；卻是客觀存在的物質(zhì)。 2、只要存在電荷，它就存在。、只要存在電荷，它就存在。 電荷電荷 電荷電荷 電場電場 A B 產(chǎn)生產(chǎn)生 產(chǎn)生產(chǎn)生 B受到的力是受到的力是A產(chǎn)生產(chǎn)生 的電場對的電場對B的

3、作用力的作用力 A受到的力是受到的力是B產(chǎn)生產(chǎn)生 的電場對的電場對A的作用力的作用力 一、電場一、電場 +Q - - - - - - - - - + + + + + 即：即：任何帶電體的周圍都存任何帶電體的周圍都存 在電場在電場！ 一、電場一、電場 怎樣檢驗空間中是否存在看不見怎樣檢驗空間中是否存在看不見 又摸不著的電場呢？又摸不著的電場呢？ 我們利用我們利用電場的基本性質(zhì)電場的基本性質(zhì)： 電場電場對放入其中的電荷有力對放入其中的電荷有力的作用的作用來檢驗來檢驗。 即：即：把一個把一個檢驗電荷檢驗電荷放入放入場源電荷場源電荷產(chǎn)產(chǎn) 生的生的電場中，看是否受到力的作用。電場中，看是否受到力的作用。

4、 電場力電場力 一、電場一、電場 認(rèn)識檢驗電荷和場源電荷：認(rèn)識檢驗電荷和場源電荷： 1、場源電荷、場源電荷：產(chǎn)生電場的電荷：產(chǎn)生電場的電荷 2、檢驗電荷、檢驗電荷：用來檢驗電場是否存在及其：用來檢驗電場是否存在及其 強(qiáng)弱分布情況的電荷。強(qiáng)弱分布情況的電荷。 對檢驗電荷的要求：對檢驗電荷的要求： （1）電荷量應(yīng)當(dāng)充分小，放入電場之后，不致影響）電荷量應(yīng)當(dāng)充分小，放入電場之后，不致影響 原來要研究的電場（即源電場）。原來要研究的電場（即源電場）。 （2）體積要充分小，以便它在電場中有確定的位置，）體積要充分小，以便它在電場中有確定的位置， 便于用來研究電場（源電場）中各點的情況。便于用來研究電場（

5、源電場）中各點的情況。 一、電場一、電場 問題問題1：能否用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱？：能否用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱？ 不同的電荷在電場中同一點所受的電場力不同的電荷在電場中同一點所受的電場力 不同不同,但電場中同一點的電場的強(qiáng)弱是一定的但電場中同一點的電場的強(qiáng)弱是一定的, 因此不能用電場力的大小來表示電場的強(qiáng)弱。因此不能用電場力的大小來表示電場的強(qiáng)弱。 一、電場一、電場 問題問題2 2 怎樣描述電場的強(qiáng)弱呢？怎樣描述電場的強(qiáng)弱呢？ 實驗表明：實驗表明： 1. 1.電場中的電場中的同一點同一點，不同電荷所受力同，不同電荷所受力同， 但比值但比值F/qF/q是是一定一定的的。 2.2.電場

6、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。 結(jié)論結(jié)論: : F/qF/q能反映電場中某點的性質(zhì)能反映電場中某點的性質(zhì)電場電場 的強(qiáng)弱的強(qiáng)弱。 一、電場一、電場 1. 1.定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F F跟跟 它的電荷量它的電荷量q q的的比值比值，叫做該點的電場強(qiáng)度，簡，叫做該點的電場強(qiáng)度，簡 稱場強(qiáng)，用稱場強(qiáng)，用E E表示。表示。 2.2.定義式：定義式： F E q （適用于一切電場）（適用于一切電場） 3.3.單位：單位： (N/C) (N/C) ， (V/m

7、) (V/m) ，1 V/m=1N/C1 V/m=1N/C 4.4.物理意義：物理意義： 電場電場場強(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， 與試探電荷是否存在、電荷的正負(fù)、電荷量的大與試探電荷是否存在、電荷的正負(fù)、電荷量的大 小及受到的電場力都無關(guān)。小及受到的電場力都無關(guān)。 二、電場強(qiáng)度二、電場強(qiáng)度 +Q+q F E +Q -q FE 5.方向：方向：物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點的電場強(qiáng)物理學(xué)中規(guī)定，電場中某點的電場強(qiáng) 度的方向跟度的方向跟正電荷正電荷在該點所受的電在該點所受的電場場力的方向力的方向 相同相同。與。與負(fù)電荷負(fù)電荷在電場中某點受到的電場力的在電場中

8、某點受到的電場力的 方向方向相反相反。 -Q+q FE -Q -q E F 6.6.電場力：電場力： F=qE 二、電場強(qiáng)度二、電場強(qiáng)度 例例1、真空中有一電荷量為真空中有一電荷量為-110-4C的點電荷，在距離的點電荷，在距離 點電荷點電荷1m處的處的A點放一電荷量為點放一電荷量為410-9C的檢驗電荷，檢的檢驗電荷，檢 驗電荷受到的電場力大小為驗電荷受到的電場力大小為_N，方向，方向_ , A點點 的場強(qiáng)為的場強(qiáng)為_N/C,方向方向_；換成電荷量為；換成電荷量為-310- 9C的檢驗電荷，則檢驗電荷所受的電場力 的檢驗電荷，則檢驗電荷所受的電場力_N,方向方向 _;該點的場強(qiáng)為該點的場強(qiáng)為

9、 N/C，方向，方向_。如果把。如果把 檢驗電荷取走，則檢驗電荷取走，則A點的電場強(qiáng)度為點的電場強(qiáng)度為 N/C，方方 向向 。 3.610-3 水平向左水平向左 水平向左水平向左9105 2.710-3 水平向右水平向右9105水平向左水平向左 9105 水平向左水平向左 _ 問題問題3 3 點電荷的場強(qiáng)如何？點電荷的場強(qiáng)如何？ 利用利用電場強(qiáng)度定義電場強(qiáng)度定義和和庫侖定律庫侖定律，推導(dǎo)推導(dǎo) 真空中點電荷周圍某點的電場強(qiáng)度。真空中點電荷周圍某點的電場強(qiáng)度。 q F E 2 r kQq F 2 2 r kQ q r Qq k q F E 二、電場強(qiáng)度二、電場強(qiáng)度 1、決定式：、決定式： 2 r

10、Q kE Q Q ：場源電荷：場源電荷 r r ：電場中：電場中某某點到點到Q Q的距離的距離 條件：條件：只適用于真空中點電荷只適用于真空中點電荷! ! 正電荷正電荷發(fā)散發(fā)散 2、方向：、方向： + 負(fù)電荷負(fù)電荷收斂收斂 - 三、點電荷的電場三、點電荷的電場 公式公式適用范圍適用范圍場強(qiáng)與電荷場強(qiáng)與電荷 2 Q Ek r 定義式，適用定義式，適用 于一切電場于一切電場 決定式，僅決定式，僅 對點電荷的對點電荷的 電場適用電場適用 由場源電荷由場源電荷Q Q 及該點到及該點到Q Q的的 距離距離r r決定決定 3 3、 F E q 2 Q Ek r 和的區(qū)別： F E q q q是檢驗電荷，是

11、檢驗電荷， E E與與q q大小、有大小、有 無無關(guān)無無關(guān) 例例2 2、關(guān)于、關(guān)于 和和 ，下列說，下列說 法中正確的是（法中正確的是（ ） （1 1）式中，）式中，F(xiàn) F是放入電場中的電荷所受的力，是放入電場中的電荷所受的力，q q是放入是放入 電場中電場中試探試探電荷的電量電荷的電量。 （2 2）式中，）式中，F(xiàn) F是放入電場中的電荷所受的力，是放入電場中的電荷所受的力，q q是產(chǎn)生是產(chǎn)生 電場電荷的電量電場電荷的電量。 （3 3）式中，）式中，Q Q是放入電場中的是放入電場中的試探試探電荷的電量電荷的電量。 （4 4）式中，）式中，Q Q是是場源場源電荷的電量電荷的電量。 A A、（、（

12、1 1）（）（3 3）B B、（、（2 2）（）（3 3） C C、（、（1 1）（）（4 4）D D、（、（2 2）（）（4 4） q F E 2 r Q kE C 例例3 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.B.E E= =kQ/kQ/r r2 2中，中，E E與與Q Q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，各為半徑的球面上，各 點的場強(qiáng)均相同點的

13、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 的電場力的方向的電場力的方向 B 例例4 4、真空中有兩個點電荷、真空中有兩個點電荷A A、B B，相距，相距 0.2m0.2m，相互間的引力為，相互間的引力為9 91010-3 -3N N，已知 ，已知A A 的帶電量為的帶電量為+1+11010-8 -8C C，則點電荷 ，則點電荷B B在點在點 電荷電荷A A位置處的電場強(qiáng)度大小為位置處的電場強(qiáng)度大小為 _，點電荷，點電荷A A在點電荷在點電荷B B位置處位置處 的電場強(qiáng)度大小為的電場強(qiáng)度大小為_ ，點電，點電 荷荷B B的電量為的電量為

14、_。 9105N/C 2.25103N/C 410-6C 問題問題4 4 如何求如何求電場電場中的中的合場強(qiáng)？合場強(qiáng)？ ：在幾個點電荷共同形在幾個點電荷共同形 成的電場中，某點的場強(qiáng)等于成的電場中，某點的場強(qiáng)等于各個各個 電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強(qiáng)電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強(qiáng) 的矢量和的矢量和，這叫做電場的疊加原理。，這叫做電場的疊加原理。 四、電場的疊加四、電場的疊加 四、電場的疊加四、電場的疊加 例例5 5、在真空中有兩個點電、在真空中有兩個點電Q Q1 1=+3.0=+3.01010-8 -8C C 和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8 -8C C，它們相距 ，它們相距

15、0.1m0.1m。求電場。求電場 中中A A點的場強(qiáng)。點的場強(qiáng)。A A點與兩個點電荷的距離點與兩個點電荷的距離r r相相 等等r=0.1mr=0.1m。 Q2 A Q1 E2 E E1 代入數(shù)值得：代入數(shù)值得：E=2.7E=2.710104 4 N/C N/C r r2 2 2kQ2kQ1 1 cos60cos60=E 例例6 6、如圖，在、如圖，在x x軸上的軸上的x x = -1 = -1和和x x =1=1兩點兩點 分別固定電荷量為分別固定電荷量為- 4- 4Q Q 和和+9+9Q Q 的點電荷。的點電荷。 求：求：x x軸上合場強(qiáng)為零的點的坐標(biāo)。并求軸上合場強(qiáng)為零的點的坐標(biāo)。并求 在在

16、x x = -3= -3點處的合場強(qiáng)方向。點處的合場強(qiáng)方向。 1 1-1-1-3-3-5-5 - 4Q+9Q 答案：答案：x=-5x=-5，向右，向右 在玻璃或塑料容器中盛一些蓖麻油，將兩個電在玻璃或塑料容器中盛一些蓖麻油，將兩個電 極分別連到感應(yīng)起電機(jī)的正負(fù)導(dǎo)電桿上，把頭極分別連到感應(yīng)起電機(jī)的正負(fù)導(dǎo)電桿上，把頭 發(fā)屑撒在蓖麻油表面，轉(zhuǎn)動感應(yīng)起電機(jī)，在電發(fā)屑撒在蓖麻油表面，轉(zhuǎn)動感應(yīng)起電機(jī)，在電 場中頭發(fā)屑會排列起來，顯示出電場線的分布。場中頭發(fā)屑會排列起來，顯示出電場線的分布。 六、電場線六、電場線 模擬點電荷電場線模擬點電荷電場線 模擬等量異號電荷電場線模擬等量異號電荷電場線 模擬等量同號電

17、模擬等量同號電 荷電場線荷電場線 模擬帶有等量異號電荷模擬帶有等量異號電荷 的一對金屬板電場線的一對金屬板電場線 1.1.定義定義: :在電場中畫出一些有方向的曲線, 如果曲線上各點的切線表示該點的電場方 向,這樣的曲線叫做電場線。 2.2.物理意義物理意義: : 疏密程度疏密程度-該點場強(qiáng)的大小(強(qiáng)弱) 切線方向切線方向-該點的電場方向 問題問題5 5 怎樣形象描述怎樣形象描述電場電場？ 六、電場線六、電場線 說明：可以粗略地描述電場強(qiáng)度的大說明：可以粗略地描述電場強(qiáng)度的大 小和方向（小和方向（但是形象、直觀但是形象、直觀）。）。 特點：特點： a a、離點電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大、離

18、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)大小處處相與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相 等，方向不同。等，方向不同。 3.3.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、沿點電荷的 連線，場強(qiáng)先連線，場強(qiáng)先 變小后變大變小后變大 b b、兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，、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）場強(qiáng)方向均相同，且總與中

19、垂面（中垂線） 垂直垂直 （2 2）等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布 c c、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連 線的中點線的中點0 0等距離各點場強(qiáng)相等。等距離各點場強(qiáng)相等。 （3 3）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 0 b b、兩點電荷連線中點附近的電場線非常、兩點電荷連線中點附近的電場線非常 稀疏，但場強(qiáng)并不為稀疏，但場強(qiáng)并不為0 0 c c、兩點電荷連線的中點到無限

20、遠(yuǎn)電場線、兩點電荷連線的中點到無限遠(yuǎn)電場線 先變密后變疏先變密后變疏 （4 4）勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場 特點：特點： a a、勻強(qiáng)電場是、勻強(qiáng)電場是場強(qiáng)場強(qiáng)大小和方向都相同的大小和方向都相同的 電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距平行等距的的 直線直線 b b、電場線的疏密、電場線的疏密均勻均勻，電場方向與電場，電場方向與電場 線平行線平行 等量異種點電荷的電場等量異種點電荷的電場 等量同種點電荷的電場等量同種點電荷的電場 勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場 歸納：常見幾種電場線歸納：常見幾種電場線 4 4、電場線的性質(zhì)、電場線的性質(zhì) 假想的曲線，并不真實存在。假想的曲線，并不真實存在。 起于

21、正電荷起于正電荷,止于負(fù)電荷。止于負(fù)電荷。 不相交不相交, ,不閉合。不閉合。 電場線不是電荷的運(yùn)動軌跡。電場線不是電荷的運(yùn)動軌跡。 例例7 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 B B 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 B C 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 B D 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 AB C 例例8 8、 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