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1、第三节第三节 电场电场 电场强度电场强度和电场线和电场线力是物体对物体的作用力是物体对物体的作用,下列物体间力下列物体间力的作用的作用以什么物质为媒介？以什么物质为媒介？(1)(1)人推车前进人对车的推力人推车前进人对车的推力(2)(2)两块磁铁之间的磁力两块磁铁之间的磁力(3)(3)空中物体受到的重力空中物体受到的重力(4)(4)两个电荷之间的库仑力是怎样发生两个电荷之间的库仑力是怎样发生的的?问题问题1:1:18371837年法拉第提出年法拉第提出“场场”的的概念概念 英国物理学家英国物理学家 法拉第法拉第（1791-18671791-1867）电荷之间通过电荷之间通过电场电场发生相互发生
2、相互作用作用.电场电场电荷电荷 A电荷电荷 B 产生产生作用于作用于 产产生生作用作用于于一、电场一、电场1 1、任何带电体的周围都存在着电场、任何带电体的周围都存在着电场。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，电场是客观存在的，是一种是一种特殊物质特殊物质形态。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。问题问题2 2：怎样描述电场的强弱呢？：怎样描述电场的强弱呢？二、电场强度二、电场强度1.1.研究方法：研究方法：引入引入检验电荷检验电荷（理想化模型）（理想化模型）电量特点：电量
3、特点：qQqQ大小特点：大小忽略不计大小特点：大小忽略不计电量可以忽电量可以忽略的点电荷略的点电荷场源电荷场源电荷：形成电场的电荷：形成电场的电荷2 2、电场强度（、电场强度（E E）（1 1）定义：放入电场中某点的检验电荷所受到）定义：放入电场中某点的检验电荷所受到的电场力的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量Q Q的比值的比值（2 2）定义式：）定义式：（3 3）单位：牛）单位：牛/库（库（N/CN/C）（4 4）矢量性：）矢量性：规定与规定与正正检验电荷在该点所受电场力方向检验电荷在该点所受电场力方向相同相同 与与负负检验电荷在该点所受电场力方向检验电荷在该点所受电场力方向相反相反（5
4、5）理解：）理解：a.Ea.E=F/q=F/q为定义式，适用于为定义式，适用于一切电场一切电场b.b.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理量的物理量 c.c.由电场由电场本身性质本身性质决定，与决定，与检验电荷检验电荷的正负、的正负、电荷量的大小及受到电荷量的大小及受到电场力都无关电场力都无关。d.d.电场力：电场力：F=F=qEqE电场强弱与密度的类比电场强弱与密度的类比思考思考1：m大的物体是否密度大？大的物体是否密度大？电场强弱电场强弱相同相同q检验电荷检验电荷受力受力F大大 电场强电场强密密 度度同一同一v实心物体实心物体质量质量m大大 密度大密度大不同位置不
5、同位置不同物质不同物质思考思考2：F大的位置是否电场强？大的位置是否电场强？巩顾练习巩顾练习1 1、由电场强度的定义式、由电场强度的定义式 可知，在电可知，在电场中的同一点：场中的同一点：A A 电场强度电场强度E E与与F F成正比，跟成正比，跟q q成反比。成反比。B B 无论检验电荷的无论检验电荷的q q值（不为零）如何变化，值（不为零）如何变化，F F与与q q的比值始终不变。的比值始终不变。C C 电场中某一点的场强为零，则处在该点的电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受到的电场力一定为零。电荷受到的电场力一定为零。D D 一个不带电的小球在一个不带电的小球在P P点受到的电场力
6、为零，点受到的电场力为零，则则P P点的场强一定为零。点的场强一定为零。答案：答案：BC巩顾练习巩顾练习2 2、电场中有一点电场中有一点P P，下列说法正确的下列说法正确的是A.A.若放在若放在P P点的检验电荷的电量减半点的检验电荷的电量减半，则则P P点的点的场强减半场强减半。B B.若若P P点没有检验电荷点没有检验电荷，则则P P点的场强为零点的场强为零。C.PC.P点的场强越大点的场强越大，则同一电荷在则同一电荷在P P点受到的电点受到的电场力越大场力越大。D D.P P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向向。答案：答案：C C问题问题3 3 点
7、电荷点电荷的场强如何？的场强如何？真空中有一个电荷量为真空中有一个电荷量为+Q+Q的点电荷，的点电荷，利用利用电场强度定义电场强度定义和和库仑定律库仑定律，推导真空中点电荷，推导真空中点电荷周围某点的电场强度周围某点的电场强度三、点电荷电场强度三、点电荷电场强度1 1、点电荷场强的大小：、点电荷场强的大小：注意：注意：Q Q：场源电荷：场源电荷r r：研究的点到场源电荷的距离：研究的点到场源电荷的距离2 2、场强方向：、场强方向：正正点电荷电场方向点电荷电场方向背离背离电荷电荷负负点电荷电场方向点电荷电场方向指向指向电荷电荷3.在电荷在电荷Q=8 10-9 C的电场中有点的电场中有点A,在在A
8、点放点放入点电荷入点电荷q=+4 10-9 C,q受到电场力受到电场力F=8 10-5N,方向向右方向向右.(1)求求A点场强大小、方向点场强大小、方向.(2)求求A到到Q的距离的距离r.(3)若将若将q取走取走,求求A点场强点场强.(4)若在若在A点放入点放入q=-2 10-9C的负电荷的负电荷,求求A点场点场强大小和方向强大小和方向.(5)求求q受到的电场力受到的电场力.巩固练习巩固练习2 2 10104 4N/C,N/C,向右向右6 6 1010-2-2m m2 2 10104 4N/C,N/C,向右向右2 2 10104 4N/C,N/C,向右向右4 4 1010-5-5N,N,向左向
9、左巩固练习巩固练习4 4.A.A为带电的金属板，电荷量为为带电的金属板，电荷量为+Q Q，沿金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板的垂直平分线，在距板r r处有一质量为处有一质量为m m、电、电荷量为荷量为q q的小球，小球用绝缘丝线悬挂于的小球，小球用绝缘丝线悬挂于O O点，点，受水平向右的电场力偏转受水平向右的电场力偏转 角而静止角而静止.试求小试求小球所在处的电场强度球所在处的电场强度.小结：电场强度的定义式和决定式小结：电场强度的定义式和决定式1.1.场强的定义式场强的定义式(任意电场任意电场)E E=F F/q q q q是检验电荷是检验电荷2.2.场强的决定式场强的决定式(真空中点电
10、荷真空中点电荷)E E=kQkQ/r r2 2 Q Q是场源电荷是场源电荷3.3.电场强度由电场本身的性质决定电场强度由电场本身的性质决定,与与检验电荷无关检验电荷无关.A AQ Q1 1Q Q2 2A A例例：如如 图图 所所 示示，真真 空空 中中 有有 两两 个个 点点 电电 荷荷Q Q1 1=+3.0=+3.01010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8-8C C，它它们们相相距距0.1m0.1m，A A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r r相等，相等，r=0.1m r=0.1m。求：。求：（1 1）求在两电荷连线的中点的场强求在两电荷连线的中点的场强
11、;（2 2）电场中电场中A A点的场强点的场强（3 3）在）在A A点放入点放入q=-1q=-11010-6-6C C求它所受的电场力求它所受的电场力。（1 1）1.081.0810105 5N/CN/C（2 2）2.72.7 10104 4 N/C N/C（3 3）2.7 2.7 1010-2-2 N N问题问题4 4 如何求合电场场强？如何求合电场场强？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。求合电场场强。四四.电场的叠加电场的叠加电场中某点的电场强度为各个点电荷单电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和独在该点产生的电
12、场强度的矢量和.遵循遵循平行四边形定则平行四边形定则.巩固练习巩固练习5.真空中有两个点电荷真空中有两个点电荷QA=+1.0 10-8C和和QB=-4.0 10-8C,分别固定在分别固定在x轴轴x1=0和和x2=6的位置上的位置上.(1)求电场强度为零的位置求电场强度为零的位置.(2)在在x轴上场强沿轴上场强沿+x方向的区域方向的区域.(3)今放入电荷今放入电荷C,使电荷使电荷C都在静电力作用下平衡都在静电力作用下平衡.求电荷求电荷C的位置及电荷量的位置及电荷量.(4)今放入电荷今放入电荷C,使使A、B、C三个电荷都在静电力三个电荷都在静电力作用下平衡作用下平衡.求电荷求电荷C的位置及电荷量的
13、位置及电荷量.【x=-6】【x=-6,QC为任意值为任意值】【xx0】【x=-6,QC=-4.0 10-8C】五、五、电场线电场线 1引入：电场线是人为的，引入：电场线是人为的，假想假想的一簇曲线。的一簇曲线。2电场电场虽然抽象但它是虽然抽象但它是客观存在客观存在的物质，的物质，电场线电场线虽然形象，但它是虽然形象，但它是假想假想的曲线的曲线3几种常见的带电体周围的电场线分布几种常见的带电体周围的电场线分布 几种常见的带电体周围的电场线分布几种常见的带电体周围的电场线分布 （1）点点电电荷荷的的电电场场线线分分布布：正正电电荷荷的的电电场场线线从从正正电电荷荷出出发发延伸到无限远延伸到无限远正
14、正 电电 荷荷 的的 电电 场场 线线负电荷的电场线无限远处延伸到负电荷负电荷的电场线无限远处延伸到负电荷负负 电电 荷荷 的的 电电 场场 线线 （2）两个等量点电荷的电场线分布：）两个等量点电荷的电场线分布：等量异种电荷的电场线从正电荷出发到负电荷终止等量异种电荷的电场线从正电荷出发到负电荷终止等等 量量 异异 种种 电电 荷荷 的的 电电 场场 线线等量同种电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限等量同种电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，或从无限远延伸到负电荷远，或从无限远延伸到负电荷 等等 量量 同同 种种 电电 荷荷 的的 电电 场场 线线 （3）带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布
15、带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布 等等 量量 异异 种种 电电 荷荷 平平 行行 金金 属属 板板 间间 的的 电电 场场 线线（3）电电场场线线的的疏疏密密程程度度表表示示电电场场强强度度的的大大小小，电电场场线线越越密密的的地地方方，场场强强越越大大；电电场场线线越越稀稀的地方，场强越的地方，场强越小小（4）两条电场线不能相交两条电场线不能相交（5）电场线是不闭合的）电场线是不闭合的4电场线的特点电场线的特点（1）电场线始于正电荷，终止于负电荷（无穷远处）电场线始于正电荷，终止于负电荷（无穷远处）（2）电电场场线线上上每每一一点点的的切切线线方方向向跟跟该该点点的的场场强强方方向向一
16、致一致EAAEBB问题：问题：电场线是带电粒子的运动轨迹吗？电场线是带电粒子的运动轨迹吗？电场线电场线运动轨迹运动轨迹客客观观性性切切线线意意义义电场中电场中并不存在并不存在，是，是为了研究电场方便而为了研究电场方便而人为引入的人为引入的粒子在电场中的运动粒子在电场中的运动轨迹，是轨迹，是客观存在客观存在的的曲线上各点的曲线上各点的切线切线方方向即为该点的向即为该点的场强方场强方向，向，同时也是正电荷同时也是正电荷在该点的受力方向，在该点的受力方向，即正电荷在该点产生即正电荷在该点产生加速度的方向加速度的方向轨迹上每一点的轨迹上每一点的切线切线方向即为粒子在该点方向即为粒子在该点的的速度方向速
17、度方向，但加速，但加速度的方向与速度的方度的方向与速度的方向不一定相同向不一定相同小结：电场线与带电粒子运动轨迹重合的必小结：电场线与带电粒子运动轨迹重合的必须同时具备的条件：须同时具备的条件：（1 1）电场线是直线电场线是直线（2 2）带电粒子）带电粒子只受电场力只受电场力，或受其他力，或受其他力，但方向沿电场线所在直线但方向沿电场线所在直线（3 3）带电粒子）带电粒子初速度为零或初速度方向沿初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。电场线所在的直线。六、匀强电场六、匀强电场 1匀强电场：电场强度的匀强电场：电场强度的大小大小和和方向处处相同方向处处相同的电场，的电场，叫做匀强电场叫做匀强电
18、场 2匀强电场的电场线：是一组等间隔的匀强电场的电场线：是一组等间隔的平行线平行线 3匀强电场的实例：两块靠近的平行金属板，大小相匀强电场的实例：两块靠近的平行金属板，大小相 等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之 间电场除边缘附近外是匀强电场间电场除边缘附近外是匀强电场本节小结：本节小结：电场强度是反映电场力的性质的物理量，其大小为电场强度是反映电场力的性质的物理量，其大小为放入电场中某点的电荷所受的电场力放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷跟它的电荷量量q的比值的比值场强的定义式场强的定义式(任意电场任意电场)E E=F F/q q
19、 q q是检验电荷是检验电荷场强的决定式场强的决定式(真空中点电荷真空中点电荷)E E=kQkQ/r r2 2 Q Q是场源电荷是场源电荷电场中某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在电场中某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和时在该点产生的场强的矢量和本节小结：本节小结：电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描电场线不是电场里实际存在的线，而是形象地描述电场的假想的线，电场虽然抽象但它是客观存述电场的假想的线，电场虽然抽象但它是客观存在的物质，电场线虽然形象但它仅是假想的线在的物质，电场线虽然形象但它仅是假想的线电场强度的大小和方向处处相同的电场，叫做匀电场强度的大
20、小和方向处处相同的电场，叫做匀强电场强电场巩固练习巩固练习1 1、如、如图所示的是一个点电荷周围的电场线，图所示的是一个点电荷周围的电场线，下列判断中正确的是（下列判断中正确的是（）A A该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场强度越大强度越大B B该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场该点电荷为负电荷，距点电荷越近处电场强度越小强度越小C C该点电荷为正电荷，距该点电荷为正电荷，距点电荷越近处电场强度越大点电荷越近处电场强度越大D D该点电荷为正电荷，距该点电荷为正电荷，距点电荷越近处电场强度越小点电荷越近处电场强度越小C C2 2、如、如图图5 5是是某静电场
21、的一部分电场线的分布某静电场的一部分电场线的分布情况，下列说法中正确的是（情况，下列说法中正确的是（）A.A.这个电场可能是负点电荷的电场这个电场可能是负点电荷的电场B.B.点电荷点电荷q q在在A A点处受到的电场力比在点处受到的电场力比在B B点处点处受到的电场力大受到的电场力大 C.C.点电荷点电荷q q在在A A点处的瞬时加速度比在点处的瞬时加速度比在B B处的处的瞬时加速度小（不计重力）瞬时加速度小（不计重力）D.D.负电荷在负电荷在B B点处受到的电点处受到的电场力的方向沿场力的方向沿B B点切线方向。点切线方向。巩固练习巩固练习图5ABB B巩固练习巩固练习3.两个等量异种电荷，
22、两个等量异种电荷，a、b为它们的连线上的两点为它们的连线上的两点,c、d为连线中垂线上的两点为连线中垂线上的两点,O为其垂足为其垂足,a、b、c、d四四点到点到O点的距离都相等点的距离都相等.则则a、b、c、d四点的场强的四点的场强的大小关系为大小关系为 .Ea=Eb EO EOEc=Ed 方向相同方向相同.巩固练习巩固练习4.两个等量同种正电荷，两个等量同种正电荷，a、b为它们的连线上的两为它们的连线上的两点，点，c、d为连线中垂线上的两点，为连线中垂线上的两点，O为其垂足，为其垂足，a、b、c、d四点到四点到O点的距离都相等点的距离都相等.则则a、b两点的场强的大小关系为两点的场强的大小关
23、系为 ;c、d两点的场强的大小关系为两点的场强的大小关系为 .EO=0 Ea=Eb,方向相反方向相反 Ec=Ed,方向相反方向相反.巩固练习巩固练习5 5、如图如图1111所示，有一水平方向的匀强电场，所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为场强大小为9000N9000NC C，在电场内一水平面上，在电场内一水平面上作半径为作半径为10cm10cm的圆，圆上取的圆，圆上取A A、B B两点，两点，AOAO沿沿E E方向，方向，BOBOOAOA，另在圆心处放一电量为，另在圆心处放一电量为10108 8C C的正点电荷，则的正点电荷，则A A处场强大小处场强大小E EA A=_N=_NC C，B
24、B处的场强大小处的场强大小E EB B=_N=_NC.C.方向方向_图11答案答案:0:0，1.31.310104 4斜向与场强方向夹角斜向与场强方向夹角4545 6 6、如图所示，、如图所示，A A、B B为体积可忽略的带电小球，为体积可忽略的带电小球，Q QA A=2=21010-8-8C C和和Q QB B=-2=-21010-8-8C C，A A、B B相距相距3cm3cm。在。在水平匀强外电场作用下，水平匀强外电场作用下，A A、B B保持静止，悬线保持静止，悬线都沿竖直方向。试求：都沿竖直方向。试求：（1 1）外电场的场强大小和方向；）外电场的场强大小和方向；（2 2）ABAB中点处总电场的场强大小和方向。中点处总电场的场强大小和方向。（1 1）2 210105 5N/CN/C，方向水平向左，方向水平向左（2 2）1.41.410105 5N/CN/C，方向水平向右，方向水平向右作业：目标第三节习题课作业：目标第三节习题课