电场 电场强度-课件ppt

提示:不对,电场是物质,是客观存在的。
2.电场强度
(1)两个电荷的概念
①场源电荷:激发电场的电荷称为场源电荷。任何电荷均能激发
电场。
②检验(试探)电荷:用来探测电场是否存在或研究电场的强弱及
方向的电荷称为检验电荷,检验电荷的特点是所带的电荷量必须很
小,放入被研究的电场时,应该对原电场不产生影响。
(2)电场强度
也与试探电荷的有无无关。因为即使无试探电荷存在,
该点的电场强度依然是原有的值。试探电荷是一个工具,
用来检测一下某点的电场强度。
(2)两个电场强度公式的比较
项目
E=
F
q
E=
Q
r2
意义
电场强度
的定义式
点电荷的
电场强度
公式
适用条件
任何电场
点电荷
在真空中
式中电荷量(q 或 Q)
q 是试探电荷的
与试探电荷无关
并且都能找到它关于球心对称的另一小块,它们在球心处产生的合
电场强度为零,则所有小块对O点的合电场强度为零。有一块一旦
被挖去,那么它关于球心对称的另一块的电场就表现出来了。
电荷量
Q 是场源电荷的
电荷量
跟场源电荷的
电荷量成正比
特别提醒 E=



可以由E=
及F=
来推导,而 E 仅由电场本
2

2
身因素决定,与 F、q 无关。
2.对电场线的理解
(1)电场线不存在:电场线是为了形象描述电场而假设的,是一种
科学抽象出来的物理模型。
(2)电场线能描述电场的强弱和方向:电场线的疏密程度表示电场
公式 E=

。

比较FA与FB，关于A、B两处的电场有何看法？
电场有强弱、有方向
FA
电场的强弱和方向与空间位置有关
A
+q
+Q
B
FB
+q
【探究2】电场是一种客观存在，某一位置的电场应该是确定的。
Q
q1
F1
寻找一个不变的量
Q
2q1
2F1
Q
3q1
3F1
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
（一）点电荷的电场
1.点电荷场强大小：
试探电荷：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：激发电场的带电体所带的电荷
试探电荷的电荷量和体积都很小，使它放入后不影响原来要研究的 电场 试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改 变源电荷的电场
【探究1】如图，电荷+Q周围存在电场，把试探电荷+q分别放入电场中A、B 两点，试大致画出电荷+q受到电场力FA、FB？
q
B.公式
E
kQ 中的Q是放入电场中的试探电荷的电量
r2
C.在一个以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的场强都相同
D.空间某点的电场强度E与放在该处的试探电荷所受的电场力F成正
比，与试探电荷的电荷量q成反比
要点总结
电场
基 本
电场强度
知 识
电场的叠加
点
电场线
客观存在、特殊物质
E F q
特例
Q E k r2
四、电场线 我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？
电场线： 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切
线方向表示该点的电场强度方向。
1.地位：形象地、直观地描述电场的一种工具、模型。

d.方向：规定与正电荷在该点的受力方向相 同，E为矢量 。
e.理解：场强反映电场力的性质，由电场本 身决定，与放入的试探电荷无关 。定义式适 用于一切电场。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
q
r
Q9 q
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例题：
真空中两个正点电荷A、B所带电量皆为Q，
且相距为r,则距离A为r/3处的P点的电场强度
原来相反的方向
A、B、C都错误
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特例——真空中点电荷电场强度
(1)真空中点电荷电场的场强公式：
方向为_正__电__荷_在__该__点__的_受__力__方__向__. 3.电__场__中__各__点_的__场__强__大_小__和__方__向_都__相__同__的__电_场_ 叫 E做_4=_.k匀_在_r强_Q场2_电.强场为.E真处空的中电点场电中荷放的上电电场荷强量度为公q的式是点
电荷其受到的电场力F=_F__=_q_E_.
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F2
任意场点 p 的场强
qi
F1
1 dq
q
dE
E
4 0 V dE
r2

er
1
4
0
V drq2 er
对实际问题，常引入线电荷密度、
dq V
面电荷密度和体电荷密度来计算场。
体密度 dq dV 面密度 dq dS 线密度 dq dl
E


V
单位：牛顿/库仑（ N·C-1）或伏特/米(V/m)。 方向：正试验电荷在该点的受力方向。
2 点电荷场强
q在A处产生的场强为：假设A处有试验电荷，试验电荷受力为 F，则有：

1
4 0
q r2
er
q

A
r
r 由q指向A
q

>0
<0
E 与 r 同向由 q A
E
与
r
x r0 2 r0 2
E
A
E
x
q O q
x r0 2 r0 2
E
A
E
x
E

1
4π 0
q (x r0
2)2 i
E


1
4π 0
q (x r0
2)2 i
x
E
r0
E

E
E

q
4π 0


(
x
2
2xr0 r02
4)2
p

ql
称为电偶极子的电偶极
矩
电偶极子
*在一正常分子中有相等的正负电荷，当正、负电荷的中心不重合时， 这个分子构成了一个电偶极子。

[例3]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运动到N,以下说法正确的是 C(D ) A.粒子必定带负电荷 B.由于M点没有电场线,粒子在M点不受静电力的作用 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点的动能小于在N点的动能
解析:根据电荷运动轨迹弯曲的情况,可以确定点电荷受静电力的方向 沿电场线切线方向,故此点电荷带正电,选项A错误;电场线是形象描述 电场的工具,M点没有电场线,在M点依然有电场,选项B错误;由于电场 线越密,电场强度越大,点电荷受到的静电力就越大,其加速度也越大, 选项C正确;粒子从M点运动到N点,静电力做正功,点电荷在N点的动 能大,选项D正确.
电场强度
一、电场、电场强度
1.电场 (1)概念:存在于电荷周围的一种 特殊 物质,场与实物是物质存在的 两种不同形式. (2)性质:对放入其中的电荷有 力 的作用,电荷间通过 电场 发生 相互作用. (3)静电场: 静止 的电荷产生的电场.
2.电场强度
(1)两种不同功能的电荷 ①试探电荷:用来检验电场 是否存在 及其 强弱 分布情况的电荷,电 荷量和尺寸必须 充分小 . ②场源电荷: 产生电场 . (2)定义: 试探电荷 在电场中某个位置所受的力与其 带电荷量 成正比, 即F=Eq,在电场的不同位置,比例常数E一般 不一样 ,它反映了电场在
2.电场线的特点 (1)起始于无限远或正电荷,终止于 负电荷 或 无限远 .
(2)任意两条电场线不相交. (3)电场线的疏密表示电场的 强弱 ,在同一幅图中,电场强度较大的地方 电场线 较密,电场强度较小的地方电场线 较疏.
3.匀强电场 (1)定义:各点电场强度的大小 相等 、方向 相同 的电场. (2)匀强电场的电场线: 间距相等 的平行直线.

三、对电场线的理解 1．电场中任何两条电场线都不能相交，电场线也不闭合。 因为电场中任一点的场强的大小和方向都是惟一确定的，如果 两条电场线相交，就不能惟一地确定出场强的方向，同时在相 交点处电场线密不可分，因而也不可能反映出场强的大小。 2．电场线是为了描述电场而引入的一种假想曲线，实际 上电场中不存在电场线。 3．不可能在电场中每个地方都画出电场线，两条电场线 间虽是空白，但那些位置仍存在电场。
解析：由速度—时间图象可知，电荷的速度越来越大，且 加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大 的吸引力作用，所以电场线的方向应由 B 指向 A。由于加速度 越来越大，所以电场力越来越大，即 B 点的电场强度应大于 A 点的电场强度，即 B 点处电场线应比 A 点处密集。所以正确 答案为 C。
适用范围
一切电场 真空中点电荷的电场
公式 比较内容
E＝F/q
E＝kQ/r2
Q 或 q 意义
q 表示引入电场的检 Q 表示产生电场的点
验(或试探)电荷的电 电荷的电荷量
荷量
关系理解
E 用 F 与 q 的比值来 E 不仅用 Q、r 来表
表示，但 E 的大小与 F、q 大小无关
示，且
E∝Q，E∝r12
[特别提醒]点电荷和检验电荷两个概念有同、有异。相同 的是它们的几何线度都必须足够小，小到在我们研究范围内可 以忽略；不同的是点电荷并不要求电荷量充分小，而检验电荷 的电荷量一定要充分小。
答案：C
点评：如果对 v－t 图象的斜率即加速度值理解不够，就 不能得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果。
题型3 电场强度的叠加 如图所示，真空中，带电荷量分别为＋Q 和－
Q 的点电荷 A、B 相距 r，则：

E v
2
E1

E
i
Ei

1 4πε0
i
qi ri2
eri
点电荷系在空间任一点激发的总场强等于各个点 电荷单独存在时对该点所激发的场强的矢量和。
这一结论称为场强叠加原理。
第五章 真空中的静电场
10
大学 物理学
5.2 电场 电场强度
例5-2 有两个大小相等的点电荷+q 和-q ，当 它们之间的距离比考察的场点到它们的距离小得 多时，这一带电系统称为电偶极子。
v
q1 q2
rv2
rvi
rv1 rvn
P• q0
Fn
v Fvi
vF2
F1
qi
qn
q0 q0 q0 q0

E E1 E2 En
第五章 真空中的静电场
9
大学 物理学
5.2 电场 电场强度
v
q1
q2
qi
ev2
evi
ev1
rv2 rvi
rv1
qn
rvn
P
•
q0 evn
En v
Evi
2
大学
物理学 二、电场强度
5.2 电场 电场强度
试验电荷（检验电荷）
必须满足的两个条件：
点电荷
电荷足够小
(1) 所带电量要足够小，以不至于影响原来的电 场分布。
(2) 其线度要足够小，以至于所得的结果能精 确反映电场各“点”的性质。
为叙述方便，在下面讨论中均用正电荷作试探电荷。
思考 试探电荷与点电荷有何不同？
电场的基本特性是对处在场中的电荷有力的作 用，电场对电荷的作用力叫电场力。

(2)物理意义：表示电场的_强__弱__和__方__向__． (3)公式：E＝Fq . (4)单位：牛/库，符号：N/C，另一个单位是伏/米，符号是 V/m，有 1 V/m＝1 N/C. (5)方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向与 _正__电__荷___在该点所受的静电力的方向相同．负电荷在电场中某 点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向_相__反____．
(3)沿中垂线从 O 点到无穷远，场强逐渐减弱
图形
点电
荷形
(1)两点电荷连线的中点 O 处场强为零，此处
成的
无电场线，中点 O 处附近的电场线非常稀疏，
电场
但场强并不为零
线 特点 (2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，场强方
向总沿面(线)远离 O(等量正电荷)或指向 O(等
量负电荷)
(3)在中垂面(线)上从 O 点到无穷远处，场强先
荷的 强．方向由点电荷指向无穷远，或由无穷远指
电场 特 向点电荷
线 点 (2)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处 处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相
等，方向各不相同
图示 等量
异号 点电 荷形 成的 电场
线
(1)两点电荷连线上各点处，电场线方向从正电 荷指向负电荷，中点场强最小，越靠近点电荷 场强越强 特点 (2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线 的方向均相同，即场强方向均相同，且总与中 垂面(线)垂直
AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径，圆心为 O. 将电荷量分别为＋q 和－q 的两点电荷放在圆周上，其位置关 于 AB 对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电 场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷 Q，则该点电 荷( )
A．应放在 A 点，Q＝2q B．应放在 B 点，Q＝－2q C．应放在 C 点，Q＝－q D．应放在 D 点，Q＝q

D.场强方向与检验电荷的极性有关
当堂训练
2、电场中有一点 P，下列说法正确的是（ C ）
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
C．P 点的电场强度越大，则同一电荷在 P 点所受的静电力越
大
D．P 点的电场强度方向为试探电荷在该点的受力方向
+Q2
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)。
附：一个半径为R的均匀带电球体
Q
(或球壳)在外部产生的电场，与一个
r
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：
Q
r
Q
Ek 2
r
r>R，Q是整个球
向跟该点的场强E的方向相同。
-Q
负检验电荷在电场中某点所受静电力的方
向跟该点的场强E的方向相反。
F E
+q
E
-Q
F
-q
当堂训练
F
1.电场强度的定义式为 E ，则（ B ）
q
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


得E =


场源电荷电荷量
到场源电荷的距离
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
思考：同一球面上的场强相同吗?
思考
如果以Q为中心作一个球面，各处的电场强度相同么？