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第三節(jié) 電場強度,,第一章 靜電場,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道電荷間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的，場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式． 2．體會用比值定義物理量的方法，理解電場強度的定義、公式、單位、方向． 3．能推導(dǎo)點電荷場強公式,知道疊加原理,并進行簡單計算. 4．知道電場線的定義和特點，會用電場線描述電場，并熟記幾種常見電場的電場線分布．,,第一章 靜電場,一、電場 1．電場：電場是在電荷周圍存在的一種___________，是傳遞電荷間相互作用的． 2．靜電場：___________電荷周圍的電場稱為靜電場． 3．性質(zhì)：電場的基本性質(zhì)是對放入其中的___________有力的作用，無論電荷靜止或運動． [想一想] 1.電場是理想化物理模型，對嗎？ 提示：不對，電場是物質(zhì)，是客觀存在的.,特殊物質(zhì),靜止,電荷,二、電場強度 1．試探電荷(檢驗電荷)：用來檢驗電場是否存在及其______分布情況的電荷；是研究電場的工具． 2．場源電荷(源電荷)：激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場的電 荷． 3．電場強度 (1)概念：放入電場中某點的點電荷所受___________與它的___________的比值，簡稱場強． (2)物理意義：表示電場的___________．,強弱,靜電力,電荷量,強弱,N/C,正電荷,無窮遠,點電荷,2．電場強度的疊加：如果場源電荷不止是一個點電荷，則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___________， 遵循平行四邊形定則． 提示：(1)× (2)√,矢量和,四、電場線 勻強電場 1．電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的______，曲線上每點的___________表示該點的電場強度方向，電場線不是實際存在的線，是為了形象描述________而假想的線．,曲線,切線方向,電場,2．幾種特殊的電場線 熟記五種特殊電場電場線分布，如圖所示．,3．電場線的特點 (1)電場線從_________(或無窮遠)出發(fā)，終止于_________(或負電荷)． (2)電場線在電場中不___________． (3)在同一電場中，電場線越_______的地方場強越大． (4)___________的電場線是均勻分布的平行直線．,正電荷,無窮遠,相交,密,勻強電場,4．勻強電場 (1)定義：電場中各點電場強度的___________、___________的電場． (2)特點：①場強方向處處相同，電場線是___________． ②場強大小處處相等，要求電場線疏密程度相同，即電場線___________． [想一想] 3.給出一條直的電場線，能否確定是哪種電場的電場線？ 提示：不能.因為一個孤立的正(或負)點電荷的電場、等量異種電荷電場、勻強電場中都能找到直的電場線.,大小相等,方向相同,平行直線,間隔相等,對電場強度的理解,2．電場力和電場強度的區(qū)別和聯(lián)系,電荷在電場中所受的力,反映電場的力的屬性,由電荷和電場共同決定,僅由電場自身決定,F＝qE,E＝F/q,正電荷受力與E同向，負電荷受力與E反向,規(guī)定E的方向為正電荷在該點的受力方向,N,N/C,F＝qE(普遍適用),點電荷Q產(chǎn)生的電場中有一A點，現(xiàn)在在A點放上一電荷量為q＝＋2×10－8C的試探電荷，它受到的靜電力為7.2×10－5 N，方向水平向左，則： (1)點電荷Q在A點產(chǎn)生的電場強度大小為E1＝_____________,方向___________． (2)若在A點換上另一電荷量為q′＝－4×10－8 C的試探電荷,此時點電荷Q在A點產(chǎn)生的電場強度大小為E2＝ ____________.該試探電荷受到的靜電力大小為____________,方向___________． (3)若將A點的試探電荷移走，此時點電荷Q在A點產(chǎn)生的電場強度大小E3＝_____________，方向為___________．,3.6×103 N/C,水平向左,3.6×103 N/C,1.44×10－4 N,水平向右,3.6×103 N/C,水平向左,[思路探究] 場強的大小如何計算？其方向是如何規(guī)定的？電場中某點的電場強度與試探電荷有關(guān)嗎？,電場中某點的電場強度由場源電荷Q決定，與試探電荷q所受靜電力及其所帶電荷量無關(guān)，即無論有無試探電荷，該點的電場強度固定不變．,1．(2014·吉林師大附中高二檢測)在電場中的某點放入電量為－q的試探電荷時，測得該點的電場強度為E；若在該點放入 電量為＋2q的試探電荷，此時測得該點的場強( ) A．大小為2E，方向和E相反 B．大小為E，方向和E相同 C．大小為2E，方向和E相同 D．大小為E，方向和E相反,B,點電荷場強和電場強度的疊加,定義式,決定式,給出了一種量度電場強弱的方法,指明了點電荷場強大小的決定因素,一切電場,真空中點電荷的電場,q表示引入電場的檢驗(試探)電荷的電荷量,Q表示產(chǎn)生電場的點電荷(場源電荷)的電荷量,E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q的大小無關(guān),2.電場強度的疊加 當(dāng)空間有幾個帶電體同時存在時，它們的電場就互相疊加，形成合電場，這時某點的電場強度就等于各個帶電體單獨存在時在該點產(chǎn)生電場強度的矢量和． 如果各個帶電體的電場強度已知，則可用求矢量和的方法求出合電場強度，常用的方法有平行四邊形定則、正交分解 法、圖解法等．,(2014·湖南師大附中高二檢測)如圖所示，真空中帶電荷量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距r，求： (1)兩點電荷連線的中點O處的場強； (2)在兩點電荷連線的中垂線上距A、 B兩點都為r的O′點處的場強． [思路探究] ＋Q和－Q在O點產(chǎn)生的電場強度大小分別多大?方向如何？在O′點呢？,(1)電場強度的疊加符合矢量合成法則，多個點電荷形成的 電場求合電場強度時，可根據(jù)題目的特點依照合適的步驟進行，以簡化解題過程． (2)當(dāng)兩矢量滿足大小相等，方向相反，作用在同一直線上 時，兩矢量合成疊加，合矢量為零，這樣的矢量稱為“對稱矢量”，在電場的疊加中，注意圖形的對稱性，發(fā)現(xiàn)對稱矢量可簡化計算．,2. (2014·銀川一中高二質(zhì)檢)AB和CD為圓上兩條相互垂直的直徑，圓心為O.將電荷量分別為＋q和－q的兩點電荷放在圓周上，其位置關(guān)于AB對稱且距離等于圓的半徑，如圖所示.要使圓心處的電場強度為零，可在圓周上再放一個適當(dāng)?shù)狞c電荷Q，則該點電荷Q( ) A．應(yīng)放在A點，Q＝2q B．應(yīng)放在B點，Q＝－2q C．應(yīng)放在C點，Q＝－q D．應(yīng)放在D點，Q＝q,CD,解析：先將＋q、－q在O點產(chǎn)生的電場強度合成，因為＋q、－q與O點構(gòu)成等邊三角形，可求出合電場強度E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如圖所示，欲使圓心O處的電場強度為零，所放置的點電荷Q在O點產(chǎn)生的電場強度方向必須水平向左，且大小也為E0.若在A點和B點放置點電荷Q，則它產(chǎn)生的電場強度只能沿豎直方向，達不到目的．若在C點放置點電荷Q，則必為負電荷且Q＝－q，選項C對．若在D點放置點電荷Q，則必為正電荷，且Q＝q，選項D對．,對電場線的認識,1．常見電場的電場線,光芒四射，發(fā)散狀,眾矢之的，會聚狀,勢不兩立，相斥狀,手牽手，心連心，相吸狀,平行的、等間距的、同向的直線,2．電場線與帶電粒子在電場中運動軌跡的比較,(1)電場中并不存在，是為研究電場方便而人為引入的,(2)曲線上各點的切線方向即為該點的場強方向，同時也是正電荷在該點的受力方向，即正電荷在該點的加速度的方向,(1)粒子在電場中的運動軌跡是客觀存在的 (2)軌跡上每一點的切線方向即為粒子在該點的速度方向,粒子做曲線運動時，速度方向與加速度方向不在一條直線上，所以粒子只在電場力作用下做曲線運動時電場線與運動軌跡不重合,3.電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件 (1)電場線是直線 (2)帶電粒子只受電場力作用，或受其他力，但其他力的方向沿電場線所在直線． (3)帶電粒子初速度的方向為零或初速度的方向沿電場線所在的直線． 以上三個條件必須同時滿足．,某靜電場中的電場線如圖所示，帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，其運動軌跡如圖中虛線所示，由M運動到N， 以下說法正確的是( ) A．粒子必定帶正電荷 B．粒子在M點的加速度大于它在N點的加速度 C．粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度 D．粒子在M點的速度小于它在N點的速度 [思路探究] 做曲線運動的物體受力指向軌跡曲線的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)？電場線如何表示電場的強弱和方向？,ACD,這類問題首先要根據(jù)帶電粒子軌跡彎曲方向，判斷出電場力情況，第二步把電場線方向、電場力方向與電性相聯(lián)系，第三步把電場線疏密和受力大小、加速度大小相聯(lián)系．,3. 如圖所示,真空中有兩個固定的等量異種點電荷A、B.M、 N、O是AB連線的垂線上的點，且AOBO.一帶負電的試探電荷僅受電場力作用，運動軌跡如圖中的實線所示，則下列判 斷中正確的是( ) A．B點電荷一定帶負電 B．B點電荷一定帶正電 C．M點處的電場強度一定大于N點處的電場強度 D．M點處的電場強度一定小于N點處的電場強度,BD,解析：試探電荷為負電荷，電場力的方向指向右側(cè),所以B點電荷為正電荷，選項A錯誤、B正確；由電場線的疏密可判斷M點處的電場強度一定小于N點處的電場強度，選項C錯誤、D正確．,方法技巧——兩個等量點電荷的疊加電場特點 1．等量異種點電荷 (1)兩電荷連線的中垂線上：各點的場強方向為由正電荷的一 邊指向負電荷的一邊，且與中垂線垂直，O點的場強最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸減小，直至無窮遠時為零；中垂線上任意一點a與該點關(guān)于O點的對稱點b的場強大小相等，方向相 同．(如圖所示),(2)兩電荷的連線上：各點場強的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負電荷，O點的場強最小，從O點沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大；兩電荷的連線上，任一點c與關(guān)于O點對稱點d的場強相同．(如圖所示),2．等量同種點電荷(以正電荷為例) (1)兩電荷的連線的中垂線上：O點和無窮遠處的場強均為零，所以在中垂線上，由O點的零場強開始，場強先變大，后逐漸減小，到無窮遠時減小為零；中垂線上任一點a與該點關(guān)于O點的對稱點b的場強大小相等，方向相反．(如圖所示) (2)兩電荷的連線上：在兩電荷的連線上，每點場強的方向由 該點指向O點，大小由O點的場強為零開始向兩端逐漸變大；任意一點c與該點關(guān)于O點的對稱點d的場強大小相等，方向相反．(如圖所示),特別提醒：等量同種負點電荷的電場中電場強度大小的分布規(guī)律與等量同種正點電荷的分布規(guī)律完全相同，只是電場強度的方向?qū)?yīng)相反罷了．,[范例] (2014·天津?qū)嶒炛袑W(xué)高二檢測)如圖所示，M、N為兩個等量的同種正點電荷，在其連線的中垂線上的P點放置一個靜止的點電荷q(負電荷),不計重力,下列說法正確的是( ) A．點電荷在從P到O的過程中， 加速度越來越大，速度也越來越大 B．點電荷在從P到O的過程中， 加速度越來越小，速度越來越小 C．點電荷運動到O點時加速度為零，速度達到最大值 D．點電荷超過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到速度為零,C,[解析] 因為中垂線上半部分的各點合場強方向相同；均為O指向P，而O至無窮遠處場強先增大、后減小，場強最大的位置有可能在OP之間，也可能在OP的延長線上，所以負點電 荷從P至O一直加速，到O時v最大，而加速度的大小變化不 確定，故選C.,[名師點評] 電場的疊加遵循平行四邊形定則，熟記各種電場線的分布和特點可快速解決此類題.,