高中物理选修3-1电场强度1-3讲述.ppt

3　电场　电场强度和电场线 1．知道什么是电场线，知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱． 2．知道一个点电荷、两个等量点电荷、点电荷与带电平行板间的电场线的分布． 3．知道什么是匀强电场以及匀强电场的电场线的分布． 4．知道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，它们之间的电场(除边缘附近外)是匀强电场． 物质 电荷 电场 电荷 静止 是否存在 强弱 静电力 强弱 牛(顿)每库(仑) 矢 正电荷 无关 力的角度 位置 位置 不同 P Q 大小和方向 矢量和 有方向的曲线 切线方向 形象描述电场 相交 密 匀强电场 特别提醒　电场线是假想出来描述电场的工具，它的切线方向表示电场的方向，如果两条电场线相交，就有两个方向的切线，而同一点的电场方向是确定的，不可能出现这种情况. 一、对电场及电场强度的理解 1．电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用，描述这一性质的物理量就是电场强度． 4．对公式E＝kQ/r2的理解 (1)r―→0时，E―→∞是错误的，因为已失去了“点电荷”这一前提． (2)在以Q为中心，以r为半径的球面上，各点的场强大小相等，但方向不同，在点电荷Q的电场中不存在场强相等的两点． 5．两个公式的对比 区别 公式　　 公式分析 物理含义 引入过程 适用范围 q是检验电荷，本式是测量或计算场强的一种方法 是电场强度大小的定义式　 由比值法引入，E与F、q无关，反映某点电场力的性质 适用于一切电场 Q是场源电荷，Q与r都是电场强度的决定因素 是真空中点电荷场强的决定式 由E＝和库仑定律导出　 真空中的点电荷 3．电场强度的叠加 (1)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．这种关系叫做电场强度的叠加．因电场强度是矢量，所以满足平行四边形定则．例如，图1－3－2中P点的电场强度，等于＋Q1在该点产生的电场强度E1与－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和． (2)比较大的带电体的电场，可把带电体分做若干小块，每小块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算． (3)同一直线上的两个场强的叠加可简化为代数和． (2)两个等量点电荷的电场线 比　较 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线中点O处的场强 最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小 沿连线先变小再变大 沿连线先变小再变大 由O点沿中垂线向外场强的大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点的对称点A与A′，B与B′的场强特点 等大同向 等大反向 2.电场线与运动轨迹 电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，曲线上某点的切线方向规定为该点的场强方向，也是该点正电荷产生加速度的方向；而运动轨迹是带电粒子在电场中运动的径迹，径迹上每点的切线方向是粒子的速度方向．速度方向和加速度方向不是一回事，二者不一定相同，因此不能将电场线和运动轨迹混为一谈．只有下列几种情况同时具备时，电场线才和运动轨迹重合：①电场线是直线；②仅受电场力作用；③初速度为零或与电场线平行． 【典例1】 在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30 cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10 C，如图1－3－4所示．求： (1)q在M点受到的作用力． (2)M点的场强． (3)移走q后M点的场强． (4)M、N两点的场强哪点大？ 答案　(1)1.0×10－8 N，方向沿MO指向Q (2)100 N/C，方向沿OM连线背离Q (3)100 N/C，方向沿OM连线背离Q (4)M点场强大 答案　2.0×102 N/C，方向与F1方向相反　8.0×10－5 N，方向与F1方向相反　2.0×102 N/C，方向与F1方向相反 【典例2】如图1－3－6所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点，若带电粒子在运动中只受电场力的作用，根据此图可作出正确判断的是(　　)． A．带电粒子的电性 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．带电粒子在a、b两点的速度何处较大 D．带电粒子在a、b两点的动能何处较大 解析　因不知电场线的方向，在只知带电粒子所受电场力方向的情况下，无法确定带电粒子的电性，A错误、B正确．根据电场力做功的正负，可推知带电粒子电势能和动能的变化以及速度的变化，C、D正确． 答案　BCD 借题发挥　此类题首先明确电场力沿电场线指向轨迹的凹侧，然后结合电场线特点分析电场力、电场力做功等问题． 【变式2】 如图1－3－7中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在该直线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示a、b两点的场强大小，则(　　)． A．a、b