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1、第九章 静电场及其应用9.31 电场 电场强度情景思考q1q2+P1C+问题一：如图所示的两个带电的物体，它们并没有直接接触，它们的相互作用（排斥或吸引）是通过什么来实现的？情景思考问题二：通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。为什么会出现这样的现象？如何解释产生这一现象的原因？BA3.物质性:电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。一、电场1.定义:电荷周围存在着的一种传递电荷间相互作用的特殊物质静止电荷 静电场产生FF2.电场的力的性质:电场对场中的其它电荷有力的作用,叫作电场力4.静止电荷产生的电场叫作静电场观察与思考怎
2、样描述电场的强弱？侦察兵试探电荷+qF激发电场的电荷+QA+2q2F+3q3F+qF+qF1+qF2+qF用来检验电场是否存在和电场各点的性质的电荷场源电荷1.场源电荷激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷,或源电荷。2.试探电荷 场源电荷试探电荷F(1).体积很小(2).电量很小这个电荷应该是电荷量和体积都很小的点电荷。电荷量很小,是为了使它放入后不影响原来要研究的电场。体积很小,是为了便于用它来研究电场各点的性质。这样的电荷常常叫作试探电荷(或检验电荷)。二、电场强度AQqqB研究方法：在点电荷Q产生的电场中A、B两点分别放入电荷q1、q2、q3，则它们分别受电场力为：物理量电荷量FAFB
3、q1q2q3得出：F与q的比值与试探电荷无关，与场源电荷以及位置有关。1.电场强度：放入电场中某点的电荷所受的力F与它的电荷量q的比值，叫做这点的电场强度（场强）。2.公式：3.单位：牛每库（N/C）；伏每米（V/m）；1V/m=1N/C。4.方向：电场强度是矢量。其方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同；跟负电荷在该点所受的静电力的方向相反。二、电场强度+QFE+Q-qFE根据规定：根据规定：负负检检验验电电荷荷在在电电场场中中某某点点所所受受静静电电力力的的方方向跟该点的场强向跟该点的场强E的方向的方向相反。相反。+q-QFE+q-QEF-q正正检检验验电电荷荷在在电电场场中中某某点点所
4、所受受静静电电力力的的方方向跟该点的场强向跟该点的场强E的方向的方向相同。相同。当堂训练1.电场强度的定义式为 ，则（）A.它只适用于点电荷产生的电场B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是 不变的C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比D.场强方向与检验电荷的极性有关B2、电场中有一点 P，下列说法正确的是（）A若放在 P 点的电荷的电荷量减半，则 P 点电场强度减半B若 P 点没有试探电荷，则 P 点的电场强度为零CP 点的电场强度越大，则同一电荷在 P 点所受的静电力越大DP 点的电场强度方向为试探电荷在该点的受力方向C当堂训练3、在真空中A点有
5、一正电荷Q=2.010-4C，把检验电荷q=2.010-6C的负电荷置于B点，他们相距离r=2m，如图所示。求：q所在点的电场强度。当堂训练三、点电荷的电场课堂探究三：点电荷是最简单的场源电荷,试分析它激发的电场?+Q+qFEr1.大小：2.场强方向：正点电荷电场方向背离电荷负点电荷电场方向指向电荷场源电荷电荷量场源电荷电荷量到场源电荷的距离到场源电荷的距离思考：同一球面上的场强相同吗?光芒四射光芒四射万箭穿心万箭穿心思考思考如果以Q Q为中心作一个球面，各处的电场强度相同么？1.单位：牛每库 (N/C)比值定义法二、电场强度二、电场强度2.矢量：电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向
6、相同。与负电荷在该点所受的静电力的方向相反。(3)电场强度由电场本身的性质决定,与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的静电力都无关。(1)物理意义：描述电场强弱和方向的物理量 (4)电场力：F=qE3.理解：一、电场一、电场课堂小结：电场、电场强度三、点电荷的电场观察与思考+Q1Q2PE1因为电场强度是矢量，若几个点电荷同时存在，这时某点的电场强度，等于各个点电荷在该点单独产生的电场强度的矢量和(遵循平行四边形定则)。E1E2+Q1Q2PE+Q1+Q2AE1E2如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的电场强度呢？EE2E四、电场的叠加遵循平行四边形定则
7、附：一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度：rR，Q是整个球体所带的电荷量4.如图，真空中有一等边三角形ABC，边长d0.30 m.在A点固定一电荷量q13.0106 C的点电荷，静电力常量k9.0109 Nm2/C2，求：(1)点电荷q1产生的电场在C处的电场强度E1的大小；(2)在B点固定另一个q23.0106 C的点电荷，则C 处合电场强度E的大小及方向；(3)在(2)条件下，试探电荷q35.0107 C放在C处受到的静电力F大小.答案(1).3105 N/C(2).3105 N/C平行于AB连线向左(
8、3).0.15 N例题分析五、电场线思考：电场看不见，摸不着，有没有形象化描述的办法?英国物理学家法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。即在电场中画出一系列有方向的曲线，使曲线上每点的切线方向都跟该点的场强方向一致特点：特点：以点电荷为球心作以点电荷为球心作个个球面（空间的）球面（空间的），电场线处处与球面电场线处处与球面垂直，在此球面上垂直，在此球面上场强场强大小大小处处相等，处处相等，方向方向不同。不同。（1 1）正、负点电荷的电场线分布）正、负点电荷的电场线分布空间立体空间立体的，不是的，不是平面的平面的离点电荷越近，离点电荷越近，电场线越密，场强越大电场线越密，场强越大电
9、场线电场线不相交，不相切，不闭合不相交，不相切，不闭合电场线电场线起于正电荷或无穷远处，止于无穷远起于正电荷或无穷远处，止于无穷远处或负电荷处或负电荷几种常见电场中电场线的分布情况几种常见电场中电场线的分布情况特点：特点：a a、沿点电荷的连线，场强方向相同，大小先变小后变大、沿点电荷的连线，场强方向相同，大小先变小后变大b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直且总与中垂面（中垂线）垂直（2 2）等量异种点电荷的电场线分布）等量异种点电荷的电场线分布c c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点、在中
10、垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0 0等距等距离各点场强相等。离各点场强相等。水平方向O点场强最小O点点A点点竖直方向O点场强最大无穷远处场强最小为零实验模拟电场线（3 3）等量同种点电荷的电场线分布）等量同种点电荷的电场线分布特点：特点：a a、两点电荷连线中点、两点电荷连线中点O O处场强为处场强为0 0b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为但场强并不为0 0c c、两点电荷连线的中点到无限远电场线、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密先变密后变疏后变疏没有画电场线的地方有电场O点场强最小，为零A点点B点点竖直方向场强先变
11、大后变小，无穷远处为零举例：两块等大、正对的、带等量异种电荷的平行金属板相互靠近时，它们之间的电场(边缘除外)可以看作匀强电场。+六、匀强电场1.定义：如果电场中各点的电场强度大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。2.特点：(1)匀强电场的电场线是相互平行且等距的直线；(2)电场线的疏密程度相同，即电场线分布均匀。+匀强电场课堂练习5.以下说法正确的是（）A电场线是电场中实际存在的线B电场线是从正电荷(或无穷远)发出，到负电荷或(无穷远)终止的不封闭曲线C一对正、负电荷的电场线不相交，但两对以上正负电荷的电场线可能相交 D电场线的疏密程度反映电场强度大小，电场中没有电场线的地方，场强为零
12、BC课堂练习6.如图所示，各电场中 A、B 两点电场强度相同的是（）C7.（多选）某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M点运动到N点。以下说法正确的是（）A粒子必定带正电荷B粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D粒子在M点的加速度等于它在N点的加速度课堂练习AC一、一、电场强度的叠加：电场强度的叠加：遵循遵循平行四边形定则平行四边形定则课堂小结：强度叠加、电场线1.规定：(1).电场线上每点的切线方向表示该点电场强度的方向 (2).电场线的疏密表示电场强度的大小。2.特点：(1).电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷；(2).同一电场的电场线在电场中不相交,这是因为在电场中任意一点的电场强度 不可能有两个方向。3.理解：电场线不是实际存在的线,是为了形象地描述电场而假想的线。二二、电场、电场线线4.几种典型的电场线