选修3-1 第一章 静电场-1.3电场强度1.doc

学科教师辅导讲义 课 题 电场强度 教学目的 1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态。 2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场叠加的一般方法，知道电场强度的方向是怎样规定的。 3．认识电场线和电场强度，懂得用电场线、电场强度描述电场，知道匀强电场。 教学内容 1、电荷间相互作用力的影响因素 （1）距离：电荷量相同时，距离越近，电荷间相互作用力越大。 （2）电荷量：距离相同时，电荷量越大，电荷间相互作用力越大。 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离增大而减小。 2、库伦定律 （1）内容表述： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上。 （2）公式： （3）静电力：电荷间的相互作用力（库伦力）。 （4）静电力常量：k = 9.0×109N·m2/C2 （5）适用条件：a.真空中 b.点电荷——理想化模型 库仑定律提示了电荷间的相互作用规律。两个电荷不需相互接触，就能产生相互作用，这种相互作用是靠什么传递的呢？ 研究这个问题之前，我们先来回忆一下初中所学的磁体之间的相互作用。大家知道两个磁体不需相互接触，也能产生相互作用。谁能告诉大家，磁体间的相互作用是通过什么发生的？ 磁体周围有一种物质叫磁场，磁体间是通过磁场发生相互作用的。 那么电荷周围是不是也有类似的情况呢？科学研究对这一类似的猜想提供了有力的支持：电荷周围确实也存在着一种物质，叫电场。电荷间的相互作用就是通过电场发生的。 （一）电场（法拉第提出） 1、电荷的周围都存在着由它产生的电场。 电场是一种物质。（与磁场一样都是物质的一种形态） 2、基本性质：能对电场中的电荷有力的作用，这个力叫电场力。 前面所学的静电力（库仑力）就是一种电场力。 电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用． 3、电荷间的相互作用力通过电场发生。 4、静电场：静止电荷产生的电场。 电场明显特征之一是对场中其他电荷具有作用力，因此在研究电场的性质时，可以从研究电场的力入手。为了方便研究，我们需要引入几个电荷概念： 1、试探电荷又叫检验电荷，它是电荷量和尺寸都充分小，以致于可忽略原来电场中的影响，同时又能确切地反映它在电场中的位置。因此试探电荷可以看作是电荷量很小的点电荷，是一种理想化模型。 2、场源电荷也叫源电荷：产生电场的电荷。 （二）电场强度 【分析】假设我们所研究的电场是由点电荷＋Q所产生的，则点电荷＋Q就是场源电荷。下面把电荷量为＋q的试探电荷分别放在电场中的A、B、C各处（设rA=3rC，rB=2rC），计算电场对＋q的电场力FA，FB、FC。可以发现，同一试探电荷＋q在电场中不同点受到的电场力大小、方向各不相同，且FC＞FB＞FA，这能说明什么问题呢？ 同一电荷在电场中不同的位置，所受的电场力大小、方向各不相同。表明电场中不同位置，强弱不同，方向不同。 用怎样的量来表示电场中不同位置的电场强弱与方向呢？刚才，试探电荷q在不同位置受力不同，那么是否可用电场力来表示电场的强弱呢？ 如图2，我们可以在同一位置A引入不同电荷量的试探电荷，受力又有何结果呢？在距场源Q为r处，分别放入电荷量不同的试探电荷q1、q2、……，由库仑定律得F1=①，F2=②，……，Fn=③，可见同一位置不同电荷量的试探电荷受到的力是不等的。显然不能用试探电荷受的力来表示电场的强弱。是什么量使不同电荷量的试探电荷受到的力不等呢？ 显然，不是电场本身变化了，而是不影响电场的试探电荷的电荷量。到底用什么办法来衡量电场强弱呢？ 观察，①，②…③式中==…== 看看上式，我们可发现只要A点位置不变，F与q的比值就不变． 若位置变了，那么F与q的比值变不变呢？ 换到B点，我们把试探电荷放入在B点，看看：仍然有==…==，，位置变了，那么F与q的比值也变了，但还是只要B点位置不变，F与q的比值就不变。 【结论】从上面分析看出：场源＋Q固定，则由它产生的电场的空间分布也固定，对于场中某确定的点，试探电荷受到的电场力F与试探电荷的电荷量q的比值F/q是一个不变的量，它仅与Q、r有关，与检验电荷无关。现设＝E；引入试探电荷q′，则试探电荷q′在该处所受到的电场力F＝E q′，E大处，q′所受电场力F′也大；E小处，q′所受电场力F′也小，这说明比值E可以反映电场某点的强弱。因此可以用这个比值反映电场的强弱，即电场的力的性质。物理学上把它称为电场强度，简称场强． 1、定义：电场中某点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度