物理必修第三册3 电场电场强度试讲课ppt课件

展开

这是一份物理必修第三册3 电场电场强度试讲课ppt课件，文件包含93电场电场强度同步课件pptx、93电场电场强度原卷版docx、93电场电场强度解析版docx等3份课件配套教学资源，其中PPT共51页，欢迎下载使用。

通过起电机人体带电后，人的头发会竖起散开。为什么会出现这样的现象？你会解释产生这一现象的原因吗？
19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场。电荷之间通过电场相互作用。
(1)电场：在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场。(2)注意：电场以及磁场已被证明是一种客观存在的物质，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。不过只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述场的物质性才突显出来。本章只讨论静止电荷产生的电场。
电荷之间通过电场相互作用
(1)电场对放入其中的电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的。
(2)电场力：电场对电荷有力的作用叫电场力。
思考1：在空间中放一个点电荷+Q，它周围有电场吗？
q是用来检验电场的电荷——检验电荷或试探电荷
对检验电荷的要求：电量足够小：对场源电荷的分布不产生明显影响，不改变原电场体积足够小：可以精确检测电场各位置
Q是被检验的电荷——场源电荷或源电荷
电场看不见摸不着，你怎样检验电场是否存在？
思考2：把同一试探电荷放在不同的位置，悬线的倾角不同，说明什么？
说明：试探电荷受到的静电力的大小、方向跟位置有关。
同一试探电荷，受力大的位置电场强，受力小的位置电场弱。故电场的强弱跟位置有关。
思考3：电场有强弱，电场的强弱能否用静电力来表示？
不能，原因：同一位置，电场的强弱应该是不变的，而F随试探电荷的改变而改变,所以静电力不能表示电场的强弱。
观察一下，下图中什么量不随试探电荷的改变而改变？
不随试探电荷的改变而改变。 数值上等于单位电荷量受到的库仑力
（适用于任何电场，运算时q不带正负号）
放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
牛/ 库；即 N/C
规定电场强度的方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同；与负电荷的受力方向相反。
点电荷的电场电场强度的叠加
一个带正电的点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷r处的A点的电场强度是多少？方向如何？
设想在A点放一个电荷量为+q的试探电荷，
则它所受到的电场力为：
+Q在该点产生的场强为：
（1）Q是场源电荷的电量，r是到场源电荷的距离
思考4：若以Q为中心作球面，则球面上各点的电场强度的大小方向有什么特点？
（2）适用条件：真空中静止的点电荷
（3）E的决定因素：跟场源电荷和位置有关，与试探电荷无关
思考5：空间中存在多个场源电荷，如图，如何求电场中某点(如A点)的电场强度？
结论：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。
思考6：若带电体比较大，不能看作点电荷？我们如何求带电体的电场？
可以证明：半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相等。
定义式，适用于一切电场
仅适用于点电荷在真空中的电场
q是试探电荷的电荷量，但E与q无关
Q是场源电荷的电荷量，E与Q成正比
两个电场强度公式的比较
定义：为了形象描述电场强度的大小和方向，在电场中画一系列有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场的强弱。这一系列曲线称为电场线。
(1)正负电荷的电场线
几种常见电场中电场线的分布
（2）等量异种点电荷的电场线
等量异种点电荷的电场线
①两电荷的连线上:各点电场强度的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的电场强度最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；两电荷的连线上，任一点c与它关于O点对称的点d的电场强度相同。
②两电荷连线的中垂线上:各点的电场强度方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的电场强度最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等方向相同。
等量同种点电荷的电场线
（3）等量同种点电荷的电场线
①两电荷的连线上：每点电场强度的方向由该点指向O点，大小由电场强度为零的O点开始向两端逐渐变大；任意一点c与该点关于O点的对称点d的电场强度大小相等、方向相反。
②两电荷连线的中垂线上:O点和无穷远处的电场强度均为零，所以在中垂线上，由O点开始，沿中垂线向两边电场强度先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等、方向相反。
匀强电场:电场中各点电场强度大小、电场强度的方向都相同的电场。
（4）匀强电场的电场线
（1）电场线总是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；（2）电场线在电场中不相交；（3）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，可以用电场线的疏密程度来表示电场强度的相对大小。（4）电场线并不是真实存在的，只是为了描述电场方便而假想的线
1．当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时其所受电场力为F，并由此得出该点场强为E；若在同一点放入电荷量为q′=2q的负试探电荷时，则下列描述正确的是（　　）A．该点场强大小为2E，方向与E相同B．该点场强大小仍为E，但方向与E相反C．试探电荷q′在该点所受电场力大小为2F，方向与E相反D．试探电荷q′在该点所受电场力大小仍为F，方向与E相同
【答案】C【详解】电场强度的大小和方向是由电场本身的性质决定的，与试探电荷无关，因此该点场强大小仍为E，但方向与E相同，根据F=Eq可知试探电荷q′在该点所受电场力大小为2F，方向与E的方向相反。故选C。
2．如图所示的电场中，有A、B两点，下列说法中正确的是（　　）A．A点的电场强度小于B点的电场强度B．A、B两点的电场强度大小与放置于该点的电荷有关C．正电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同D．负电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同
【答案】C【详解】A．A点的电场线较B点密集，可知A点的电场强度大于B点的电场强度，选项A错误；B．A、B两点的电场强度大小只有电场本身决定，与放置于该点的电荷无关，选项B错误；C．正电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，选项C正确；D．负电荷在A点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，选项D错误。故选C。
3．如图所示，半径为R的绝缘细圆环上均匀带正电，此时圆心O点处的电场强度刚好为零，点A、B、C将圆环三等分。若仅取走劣弧上的电荷，此时圆心O处的电场强度方向为（） A．沿OC方向指向左 B．沿CO方向指向右C．沿OA方向斜向上 D．沿OB方向斜向下
【答案】B【详解】三段圆弧上的电荷在O点产生的电场的合场强为零，则AC和BC弧在O点产生的合场强与AB弧在O点的场强等大反向，可知若仅取走劣弧AB上的电荷，则此时圆心O处的电场强度方向为沿CO方向指向右。故选B。
4．如图所示，空间A点固定一个正点电荷，B点固定一个负点电荷，则空间P点的电场强度可能是图中的（）A．E1B．E2C．E3D．E4
【答案】C【详解】A点正点电荷在P点产生的场强沿AP方向，B点电荷在P点产生的场强沿PB方向，如图。根据矢量的合成，可知合场强可能是E3。故选C。
5．如图所示，a、b、c、d分别是一个菱形（竖直放置）的四个顶点，。O点为菱形对角线的交点，现将三个电荷量均为+Q的点电荷分别固定在a、b、c三个顶点上，下列说法正确的是（　　）A．d点的电场强度大于O点的电场强度 B．d点的电场强度等于O点的电场强度C．d点电场强度的方向由O指向d D．O点电场强度的方向由d指向O
【答案】C【详解】AB．设菱形的边长为L，a点的点电荷在d点产生的电场的场强在竖直方向的分量为由对称性及电场叠加原理知d点的电场强度为同理可得O点的电场强度为则有故AB错误。
C．根据电场叠加原理可知，a、c两点的点电荷在d点叠加的电场强度的方向是竖直向下的，b点的点电荷在d点的电场强度的方向也是竖直向下的，所以d点的电场强度的方向由O指向d，故C正确；D．a、c两点的点电荷在O点叠加的电场强度为零，b点的点电荷在O点的电场强度的方向竖直向下，所以O点的电场强度的方向由O指向d，故D错误。故选C。
6．如图所示，A、B两点固定两个等量正点电荷，在A、B连线的中点C处放一正点电荷（不计重力）。若给该点电荷一个初速度，方向与AB连线垂直，则该点电荷可能的运动情况为（　　） A．往复直线运动B．匀变速直线运动C．加速度不断减小，速度不断增大的直线运动D．加速度先增大后减小，速度不断增大的直线运动
【答案】D【详解】该电荷为正电荷，给它初速度，将沿两电荷的中轴线运动，向上运动的过程中，受到电场力的合力先增大后减小，合力方向沿中轴线向上，所以该电荷向上做加速度先增大后减小，速度不断增大的直线运动。故选D。
7．如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是（　　） A．先变大后变小，方向水平向左 B．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左 D．先变小后变大，方向水平向右
【答案】B【详解】根据等量异种点电荷在中垂线的电场分布特点，可知在中垂线上的场强方向与中垂线垂直，水平向右，且中点O的场强最大，电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子所受电场力先变大后变小，方向水平向左，电子受力平衡，则所受的另一个力的大小先变大后变小，方向水平向右，B正确，ACD错误。故选B。
8．如图所示，在等量异种电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D两点关于O点对称，则关于各点场强的关系，下列说法中正确的是（　　）A．EA>EB，EB＝EDB．EA【答案】B【详解】由等量异种电荷的电场分布可知，A、B、C三点中C点的场强最大，A点最小，即EA