第一章 靜電場 3電場強(qiáng)度 課前預(yù)習(xí) 1 概念電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì) 帶電體間的相互作用是通過周圍的 發(fā)生的 2 靜電場是 的電荷產(chǎn)生的電場 3 基本性質(zhì)對(duì)放入其中的電荷有 的作用 電場 電場 靜止 力 1 試探電荷 檢驗(yàn)電荷 用來檢測電場 及其強(qiáng)弱分布情況的電荷 是研究電場的工具 2 場源電荷激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場的電荷 是電場的來源 3 電場強(qiáng)度 1 定義 放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的 跟它的 的比值叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度 電場強(qiáng)度 是否存在 電場力 電荷量 牛 庫 N C 正電荷 電場本身的力的性質(zhì) 1 公式E Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量 r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離 2 方向若Q為 場強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn) 若Q為 場強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q 3 適用條件 點(diǎn)電荷的場強(qiáng) 正電荷 負(fù)電荷 真空中點(diǎn)電荷 1 場強(qiáng)的疊加如果場源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷 則電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的 這種關(guān)系叫做電場強(qiáng)度的疊加 2 運(yùn)算法則電場強(qiáng)度是矢量 場強(qiáng)的疊加本質(zhì)是矢量疊加 所以應(yīng)該用 定則 3 應(yīng)用范圍電場的疊加原理對(duì) 都適用 注意只有同時(shí)共同形成電場時(shí)才能疊加 電場強(qiáng)度的疊加 矢量和 平行四邊形 任何電場 1 電場線為了形象描述電場而 的一條條有 的曲線 曲線上每點(diǎn)的 的方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向 2 電場線的特點(diǎn) 1 電場線從 或 出發(fā) 終止于 或 2 電場線在電場中不相交 3 電場強(qiáng)度較大的地方 電場線 電場強(qiáng)度較小的地方 電場線 電場線勻強(qiáng)電場 假想 方向 切線 正電荷 無限遠(yuǎn) 負(fù)電荷 無限遠(yuǎn) 較密 較疏 4 電場線上任一點(diǎn)順著電場線的 方向 就表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向 5 電場線不是實(shí)際存在的曲線 是為了形象描述電場而假想的 3 勻強(qiáng)電場 1 定義 各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小 方向 的電場 2 勻強(qiáng)電場的電場線 的平行直線 切線 相等 相同 間隔相等 判一判 1 試探電荷的電荷量和尺寸都很小 放入試探電荷后不引起原電場的明顯變化 因此試探電荷就是電荷量很小的點(diǎn)電荷 2 電場強(qiáng)度的方向就是放在該處的試探電荷所受電場力的方向 3 若以點(diǎn)電荷為球心做一個(gè)球面 電場線處處與球面垂直 在此球面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度處處相同 4 兩個(gè)異種電荷間的電場線從負(fù)電荷指向正電荷 5 電場線在實(shí)際中不存在 6 電場線是平行直線的電場一定是勻強(qiáng)電場 選一選 2018 江蘇省無錫市高二學(xué)業(yè)水平測試 如圖所示的各電場中 A B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度相同的是 解析 A圖中 A B兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等 方向不同 B圖中 A B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同 但大小不相等 C圖是勻強(qiáng)電場 則A B兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等 方向相同 D圖中A B兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小 方向均不相同 故選C C 想一想 1 既然電場用眼睛看不到 也無法用手觸摸到 那么怎么能夠證明某一空間中存在電場呢 2 實(shí)驗(yàn)?zāi)茱@示電場線的形狀 為什么說電場線不是客觀存在的 解析 1 可根據(jù)電場的基本性質(zhì) 電場對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用 在該空間放入一帶電體通過測量其是否受到靜電力檢驗(yàn) 2 電場是一種特殊的物質(zhì) 無形無體 能夠充滿它所在的空間 而實(shí)驗(yàn)之所以能顯示電場線的形狀 是因?yàn)樵谝腚妶鼍€時(shí) 抓住 靜電力 這一根本屬性 實(shí)驗(yàn)顯示的正是帶電體在電場中受到靜電力隨位置而改變的情況 因此可以用實(shí)驗(yàn)來顯示電場線的形狀 但不能說明電場線是客觀存在的 應(yīng)理解為電場線是假想的 電場才是客觀存在的 課內(nèi)探究 彈力和摩擦力都是在兩個(gè)物體互相接觸的情況下產(chǎn)生的 而兩個(gè)帶電體沒有接觸 就可以發(fā)生靜電力的作用 那么 電荷之間的相互作用是通過什么發(fā)生的 提示 電場 探究一對(duì)電場及電場強(qiáng)度的理解 1 1 對(duì)電場的理解 1 場與分子 原子組成的實(shí)物一樣具有能量 質(zhì)量和動(dòng)量 它是物質(zhì)存在的一種特殊形式 2 場與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式 3 電荷的周圍一定存在電場 靜止電荷的周圍存在著靜電場 4 電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的 2 對(duì)電場強(qiáng)度的理解 1 電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì) 2 唯一性 電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E是唯一的 是由電場本身的特性 形成電場的電荷及空間位置 決定的 與是否放入試探電荷 放入電荷的電性 電荷量的多少均無關(guān) 電場中不同的地方 電場強(qiáng)度一般是不同的 3 矢量性 電場強(qiáng)度描述了電場的強(qiáng)弱 是矢量 其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場力的方向相同 與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場力的方向相反 3 電場強(qiáng)度的兩個(gè)公式的比較 答案 1 200N C方向沿Oa向右不變 2 2 0 10 18N方向沿bO向左 C 如圖所示 A B是點(diǎn)電荷a b連線上的兩點(diǎn) 實(shí)線是它們間的電場線 1 電荷a b各帶有什么性質(zhì)的電荷 2 A B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)弱相同嗎 方向相同嗎 提示 1 a帶正電 b帶負(fù)電 2 A B兩點(diǎn)電場強(qiáng)弱不同 方向相同 探究二對(duì)電場線的理解 2 1 電場線的應(yīng)用 1 按照電場線畫法的規(guī)定 場強(qiáng)大處電場線密 場強(qiáng)小處電場線疏 根據(jù)電場線的疏密可以比較場強(qiáng)的大小 2 根據(jù)電場線的定義 電場線每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向 2 幾種常見電場的電場線 點(diǎn)電荷的電場線分布 等量同種電荷的電場線 等量異種電荷的電場線 帶電平行金屬板間的電場線 3 電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較 特別提醒 帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與電場線重合必備的條件 1 電場線是直線 2 帶電粒子只受電場力作用 或受其他力 但方向沿電場線所在的直線 3 帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線 ACD 解題指導(dǎo) 解析 根據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的情況 可以確定點(diǎn)電荷受電場力的方向沿電場線方向 故此點(diǎn)電荷帶正電 A選項(xiàng)正確 由于電場線越密 場強(qiáng)越大 點(diǎn)電荷受電場力就越大 根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大 故此點(diǎn)電荷在N點(diǎn)加速度大 C選項(xiàng)正確 粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn) 電場力做正功 根據(jù)動(dòng)能定理得此點(diǎn)電荷在N點(diǎn)動(dòng)能大 故D選項(xiàng)正確 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 2018 北京市中關(guān)村中學(xué)高二上學(xué)期期中 一負(fù)電荷從電場中A點(diǎn)由靜止釋放 只受電場力作用 沿電場線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 它運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)間圖象如圖所示 則A B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場線分布情況可能是下圖中的 解析 由速度 時(shí)間圖象可知 電荷的速度越來越大 且加速度也是越來越大 故電荷在運(yùn)動(dòng)過程中 應(yīng)受到逐漸增大的靜電力作用 所以電場線的方向應(yīng)由B指向A 由于加速度越來越大 所以電場力越來越大 即B點(diǎn)的電場強(qiáng)度應(yīng)大于A點(diǎn)的電場強(qiáng)度 即B點(diǎn)處電場線應(yīng)比A點(diǎn)處密集 所以正確答案為C C 素養(yǎng)提升 1 如果場源電荷是多個(gè)點(diǎn)電荷 電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和 這種關(guān)系叫做電場強(qiáng)度的疊加 2 電場強(qiáng)度是矢量 電場強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則 電場強(qiáng)度的疊加 B