第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度 第一章靜電場(chǎng) 復(fù)習(xí)提問 在真空中兩靜止點(diǎn)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 帶電體間距離遠(yuǎn)大于物體本身線度電荷均勻分布的球體 2 電荷之間的相互作用有什么規(guī)律 1 什么是點(diǎn)電荷 庫(kù)侖力與平時(shí)遇到的彈力 摩擦力有沒有區(qū)別 與我們學(xué)過的哪些力有點(diǎn)類似 重力 磁極間的相互作用力 非接觸力 問題1 像這樣的力是怎么產(chǎn)生的呢 1837年英國(guó)物理學(xué)家法拉第提出電荷周圍存在電場(chǎng) 電場(chǎng)的基本性質(zhì)是 它對(duì)放入的電荷產(chǎn)生力的作用 磁場(chǎng) 兩個(gè)磁極之間的相互作用是通過磁場(chǎng)來傳遞的 電場(chǎng) 兩個(gè)電荷之間的相互作用是通過電場(chǎng)來傳遞的 電磁場(chǎng) a的電場(chǎng) b的電場(chǎng) b受到的力是a產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)b的作用力 a受到的力是b產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)a的作用力 靜止電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng) 靜電場(chǎng) 1 定義 2 基本性質(zhì) 電荷周圍存在的能對(duì)其它電荷產(chǎn)生力作用的一種物質(zhì) 對(duì)放入其中的電荷有力的作用 這種力叫電場(chǎng)力 一 電場(chǎng) 電場(chǎng)看不見 又摸不著 我們?cè)鯓尤ッ枋銎涫欠翊嬖诩捌鋸?qiáng)弱呢 初中是怎么感受磁場(chǎng)的存在的呢 類比 在電場(chǎng)中放入一個(gè)帶電小球檢驗(yàn)電場(chǎng)的存在與強(qiáng)弱 我們把它稱為 試探電荷 檢驗(yàn)電荷 而產(chǎn)生電場(chǎng)的那個(gè)電荷稱為 場(chǎng)源電荷 源電荷 問題2 怎樣去描述其是否存在及其強(qiáng)弱呢 猜想 能否用電場(chǎng)力的大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱 檢驗(yàn)電荷 電量很小 不影響源電荷的電場(chǎng) 體積很小 可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn) 的電荷 q 不同的電荷q在電場(chǎng)的同一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力f是否相同 顯然 不同的電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力不同 但電場(chǎng)中同一點(diǎn)的電場(chǎng)顯然又是一定的 因此不能用電場(chǎng)力的大小來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱 a b 電荷q在距q較近的a點(diǎn) 受到的電場(chǎng)力大 電荷q在距q較遠(yuǎn)的b點(diǎn) 受到的電場(chǎng)力小 同一試探電荷q在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的大小是否相同 結(jié)論 f q能反映電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)力的性質(zhì) 電場(chǎng)的強(qiáng)弱 2 電場(chǎng)中不同的點(diǎn) 同一電荷所受力也不同 比值f q一般是不同的 1 電場(chǎng)中的同一點(diǎn) 不同電荷所受力不同 比值f q是一定的 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 二 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 定義 2 公式 f 電場(chǎng)力國(guó)際單位 牛 n q 電量國(guó)際單位 庫(kù) c e 電場(chǎng)強(qiáng)度國(guó)際單位 牛 庫(kù) n c 4 物理意義 反應(yīng)電場(chǎng)本身的性質(zhì) 體現(xiàn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向 3 矢量性 規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場(chǎng)力方向跟負(fù)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力f的方向相反 放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng) f eq e的大小與方向與檢驗(yàn)電荷有沒有關(guān)系 q q a fa ea q q a fa ea 根據(jù)規(guī)定 負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反 物理學(xué)中規(guī)定 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力方向相同 電場(chǎng)強(qiáng)度既有大小又有方向 q a r 該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為 利用庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度定義 推導(dǎo)點(diǎn)電荷周圍某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 q是場(chǎng)源電荷的電量 r是場(chǎng)中某點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離 問題3真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度如何 1 決定式 q 場(chǎng)源電荷 r 電場(chǎng)中點(diǎn)到q的距離 只適用于真空中點(diǎn)電荷 3 方向 三 點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 2 適用條件 4 區(qū)別 e f q 定義式 決定式 任何電場(chǎng) 真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng) 問題4 如果真空中場(chǎng)源電荷不止一個(gè)點(diǎn)電荷 如何求電場(chǎng)中某點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng) 將試探電荷放入兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)中 結(jié)論 真空中多個(gè)點(diǎn)電荷在某點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)各自產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和 這就是場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 e1 e2 e 問題5 電場(chǎng)是看不見 摸不著的 有沒有形象描述電場(chǎng)的方法呢 類比磁感線是如何表示磁場(chǎng)的呢 電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線 曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 曲線的疏密程度表示場(chǎng)的強(qiáng)弱 四 電場(chǎng)線 幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布 一 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布 二 等量異種電荷電場(chǎng)線分布 三 等量同種電荷電場(chǎng)線分布 電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電荷 電場(chǎng)線不閉合 對(duì)于單個(gè)點(diǎn)電荷 正電荷 電場(chǎng)線指向無限遠(yuǎn) 負(fù)電荷 電場(chǎng)線電場(chǎng)線從無限遠(yuǎn)指向負(fù)電荷 電場(chǎng)線不能相交 因?yàn)樵陔妶?chǎng)中的任一點(diǎn)處只有一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度 方向唯一 如相交則該處出現(xiàn)兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向 所以不能相交 電場(chǎng)線不能相切 原因 電場(chǎng)線疏密表示強(qiáng)弱 如相切則在切點(diǎn)電場(chǎng)線密度無窮大 這種情況不可能 所以不會(huì)相切 在同一幅圖中 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密 電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線較疏 因此可以用電場(chǎng)線的疏密來表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小 總結(jié) 說明 討論 電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向是那點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向嗎 是放在那點(diǎn)檢驗(yàn)電荷 q的受力方向嗎 是檢驗(yàn)電荷 q在那里所獲得的加速度方向嗎 電場(chǎng)線一定是檢驗(yàn)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎 1 電場(chǎng)線不是電場(chǎng)中實(shí)際存在的曲線 是為了形象地描述電場(chǎng)性質(zhì)人為引入假想的線 2 我們畫的是幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線平面分布圖 實(shí)際上是空間立體分布的 3 電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向是那點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向 是放在那點(diǎn)檢驗(yàn)電荷 q的受力方向 也是檢驗(yàn)電荷 q在那里所獲得的加速度方向 但電場(chǎng)線不一定是檢驗(yàn)電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡 勻強(qiáng)電場(chǎng) 1 電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等 方向相同 這個(gè)電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間隔相等的平行線 3 相距很近帶有等量異種電荷的一對(duì)平行金屬板間的電場(chǎng) 忽略邊緣 可以看做勻強(qiáng)電場(chǎng) 例1 電場(chǎng)中有一點(diǎn)p 下列說法正確的是 a 若放在p點(diǎn)的電荷量減半 則p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半 b 若p點(diǎn)沒有放電荷 則p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為0 c p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)越大 則同一電荷在p點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大 d p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的電荷的受力方向 c 例題精選 2e1cos60 代入數(shù)值得 e 2 7 104n c 合場(chǎng)強(qiáng)e的大小為e e1cos60 e2cos60 解 點(diǎn)電荷q1和q2的電場(chǎng)在a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為e1和e2 例題精講 1 電場(chǎng) 1 產(chǎn)生 帶電體在其周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng) 2 性質(zhì) 電場(chǎng)對(duì)處在場(chǎng)中的電荷有電場(chǎng)力的作用 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 定義 大小 方向 與正電