電場強(qiáng)度(通用7篇)
電場強(qiáng)度 篇1
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 了解電場的概念
2. 理解的概念
3. 掌握的計(jì)算方法
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1. 重點(diǎn)是使學(xué)生理解的概念及掌握的計(jì)算方法。
2. 是描述電場性質(zhì)的物理量之一,這是難點(diǎn)。初學(xué)者容易把跟電場力混同起來。
三、主要教學(xué)過程
1. 復(fù)習(xí)庫侖定律
在真空中兩點(diǎn)電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,這就是庫侖定律。
2.新課引入
任何力的作用都離不開物質(zhì),腳踢球,腳對球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗對雪橇的拉力是通過繩子作用的;地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過重力場——物質(zhì);兩電荷間相互作用時(shí)不直接接觸,它們之間的相互作用也是通過別的物質(zhì)作用的,這就是電場。
3.教學(xué)過程 設(shè)計(jì)
。1)電場
a.電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)
提問:既然場是物質(zhì),為什么我們看不到呢?
答:物質(zhì)形式 實(shí)體(由分子組成);看的見,摸的著。
場(形式):看不見,摸不著,不以人的感官意識為轉(zhuǎn)移的客觀存在。
例如可見光波長由7000 ~4000 ,但還有很多波長的光線我們看不到,但不等于它們不存在。不能以人燈感官為標(biāo)準(zhǔn)判一存在與否。場客觀存在的證明是它有力、能的特性。例如重力場對有質(zhì)量的物體有力的作用,用可對物體做功,說明其能量。電場對放入其 的電荷Q也有力的作用,可對Q做功,說明其有能量。
b.電場的基本性質(zhì):電場對放入其中的電荷有力的作用,此力稱電場力。
c.靜電場:靜止電荷的電場。
場有能和力的特性,我們先看電場中力的性質(zhì),它是本章的重要內(nèi)容,先以點(diǎn)電荷為例。
如圖1所示,在+Q電場中A點(diǎn)分別放入電荷q1、q2、q3則它們分別受電場力為:
A:F1= F2= ;F3=
看看上式,我們可發(fā)現(xiàn)場電荷Q對不同的檢驗(yàn)電荷q有不同的電場力,但只要A點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變。
若換到B點(diǎn),則
從上面分析看出:Q固定則電場的空間分布固定,對于場中某點(diǎn)固定, 值僅與Q、r有關(guān),與檢驗(yàn)電荷無關(guān),它反映的是電場的性質(zhì),反映的是電場的強(qiáng)弱,稱場強(qiáng)。
(2)
a.定義:放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的,簡稱場強(qiáng)。
b.定義式:
E=
F——電場力 國際單位:牛(N)
q——電量 國際單位:庫(C)
E—— 國際單位:牛/庫(N/C)
c.物理意義:
電場中某點(diǎn)的數(shù)值上等于單位正電荷在那里所受的電場力。
d.是矢量,規(guī)定場強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場力方向。電場中同一點(diǎn),+q、-q受力方向不同,場強(qiáng)只能有一個(gè)方向,規(guī)定以+q的受力方向?yàn)檎?/p>
例 在圖2中標(biāo)出A、B、C、D四點(diǎn)的的方向。
正點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)方向沿連線背離+Q,負(fù)點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)方向沿連線指向-Q。
e.單位:牛/庫 N/C
E= 借助于點(diǎn)電荷場強(qiáng)推出,可適用于任意電場。
(3)一個(gè)點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)
a. 真空中:E= (與檢驗(yàn)電荷q無關(guān),僅與場電荷Q及r有關(guān))
b. 方向:正電荷在該點(diǎn)受電場力方向(以后還會(huì)遇到各點(diǎn)場強(qiáng)大小,方向均相同的勻強(qiáng)電場)
(4)兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的疊加原理
如圖3所法,在正點(diǎn)電荷Q1與負(fù)點(diǎn)電荷Q2產(chǎn)生的電場中有一點(diǎn)A,求A點(diǎn)的EA,由定義可知,EA在數(shù)值上為+1C點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受的電場力。今在A點(diǎn)放
q=1+C,q將同時(shí)受到Q1和Q2的作用,每個(gè)作用力都能單獨(dú)用庫侖定律求出,就像另一個(gè)電荷不存在一樣,而q受的合力為各分力的矢量和,又因?yàn)閝是1C正電荷,所以它受的電場力在數(shù)值上等于場強(qiáng),也就是說A點(diǎn)的合場強(qiáng)為Q1與Q2單獨(dú)在A瞇產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和,這就是的疊加原理。
用的疊加原理可以求和任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的,任何一個(gè)帶電體不管其電荷分布多么復(fù)雜,都可以視為由許多點(diǎn)電荷組成,因而可以用場強(qiáng)疊加原理求出它的場強(qiáng)?梢钥闯觯婵罩腥我舛鄠(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的,僅由場是荷、電場中的位置兩個(gè)因素決定,而與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。
。5)比較:E= 和E=
a. E= 是場強(qiáng)的定義式,適用于任何電場。
b. E= 是點(diǎn)電荷電場中場強(qiáng)的計(jì)算式。
。6)小結(jié)
a. 電場中某點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向,均與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷、放那種電荷、放多大檢驗(yàn)電荷無關(guān),是電場自身的性質(zhì),與外界因素?zé)o關(guān)。對確定的電場來說,在某點(diǎn)放單位正電荷時(shí),它受電場力的大小和方向是確定的。
定義式:E= 數(shù)值上等于+1C的電荷受到的電場力,對所有電場都成產(chǎn)。
b.場強(qiáng) 方向:正電荷
單位:牛/庫(N/C)
決定因素:場電荷、場中位置
疊加原理
(7)例題
例1.場電荷Q=2×10-4C,是正點(diǎn)電荷:檢驗(yàn)電荷q=2×10-5,是負(fù)電荷,它們相距r=2m而靜止且都在真空中,如圖4所示。求:
(1) q受的電場力。
(2) q所在的B點(diǎn)的場強(qiáng)EB.
(3) 只將q換為 =4 ×10-5C的正點(diǎn)電荷,再求 受力及B點(diǎn)的場強(qiáng)。
(4) 將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場強(qiáng)。
解:(1)庫侖定律:F= = =9N 方向在A與B的連線上,且指向A。
(2)由的定義:E= 所以E= =4.5×105N/C 方向由A指向B。
(3)由庫侖定律: = =18N 方向由A指向B。
E= 方向由A指向B。
。4)因E與q無關(guān),自然q=0也不會(huì)影響E的大小與方向,所以拿走q后場強(qiáng)不變。
例2 如圖5(a)所示,點(diǎn)電荷q與9q靜止于真空中,相距r,它們均為正電荷,求:
(1) 連線中點(diǎn)A的場強(qiáng)EA;
(2) 求場強(qiáng)為0的點(diǎn)位置。
解(1)在A點(diǎn)放 =1C,它受力情況如圖5(c)所示,F(xiàn)為q對 的作用力,9F為9q對 的作用力,而合力為8F方向指向q,所以
EA=8
方向:向左指向q。
(2)先分析E=0的點(diǎn)可能的位置范圍,因在該點(diǎn)放+1C時(shí),它受力為零,所以q與9q的連線上,當(dāng)+1C作用力一定等大反向,因而兩力共線,由此可以斷定E=0的點(diǎn)在q與9q的連線上,當(dāng)+1C放于q以左及9q以右的連線上時(shí),它受的兩個(gè)力都同向,因而不可能抵消,所以E=0的點(diǎn)一定在兩點(diǎn)電荷中間的連線上。
令E=0 的點(diǎn)O距q為x,如圖(b)所示,+1C電荷在O點(diǎn)受力為零,所以有
答:(1)EA= 方向指向q。
(2)E=0的點(diǎn)在q與9q之間,距q為r/4.
四、說明
1. 對于概念的理解注意:
。1)定義 大小:E=
方向:與正電荷在該點(diǎn)受電場力方向相同
無論放正、負(fù)檢驗(yàn)電荷,E的方向定義為+q受力方向,類似于電流方向定義為正電荷移動(dòng)方向,無論是誰移動(dòng)形成電流。
(2)為自身性質(zhì),與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。
2. 我們研究的電荷均處于真空中,如處于空氣中可近似認(rèn)為是在真空中。
電場強(qiáng)度 篇2
教學(xué)三維目標(biāo)(一)知識與技能1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的,知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài).2.理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式,會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算,知道電場強(qiáng)度是矢量,知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的.3.能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式,并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.4.知道電場的疊加原理,并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡單的計(jì)算.(二)過程與方法通過分析在電場中的不同點(diǎn),電場力f與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值f/q反映的是電場的強(qiáng)弱,即電場強(qiáng)度的概念;知道電場疊加的一般方法。 (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場問題的一般方法。重點(diǎn):電場強(qiáng)度的概念及其定義式難點(diǎn):對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算教學(xué)過程(一)引入新課問題引入:電荷間的相互作用力是怎樣產(chǎn)生的?(二)新課教學(xué)-----第3節(jié) 電場 電場強(qiáng)度1、電場: 啟發(fā)學(xué)生從哲學(xué)角度認(rèn)識電場,理解電場的客觀存在性,不以人的意識為轉(zhuǎn)移,但能為人的意識所認(rèn)識的物質(zhì)屬性.利用課本圖14-5說明:電荷a和b是怎樣通過電場與其他電荷發(fā)生作用.電荷a對電荷b的作用,實(shí)際上是電荷a的電場對電荷b的作用;電荷b對電荷a的作用,實(shí)際上是電荷b的電場對電荷a的作用.(1)電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質(zhì)——電場發(fā)生的,電荷的周圍都存在電場.特殊性:不同于生活中常見的物質(zhì),看不見,摸不著,無法稱量,可以疊加.物質(zhì)性:是客觀存在的,具有物質(zhì)的基本屬性——質(zhì)量和能量.(2)基本性質(zhì):主要表現(xiàn)在以下幾方面①引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用,且同一點(diǎn)電荷在電場中不同點(diǎn)處受到的電場力的大小或方向都可能不一樣.②電場能使引入其中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象.③當(dāng)帶電體在電場中移動(dòng)時(shí),電場力將對帶電體做功,這表示電場具有能量.可見,電場具有力和能的特征提出問題:同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小一般不同,這是什么因素造成的?引出電場強(qiáng)度的概念:因?yàn)殡妶鼍哂蟹较蛐砸约案鼽c(diǎn)強(qiáng)弱不同,所以靠成同一電荷q在電場中不同點(diǎn)受到的電場力的方向和大小不同,我們用電場強(qiáng)度來表示電場的強(qiáng)弱和方向.2、電場強(qiáng)度(e):由圖1.2-1可知帶電金屬球周圍存在電場。且從小球受力情況可知,電場的強(qiáng)弱與小球帶電和位置有關(guān)。引出試探電荷和場源電荷----(1)關(guān)于試探電荷和場源電荷-(詳見p12)注意:檢驗(yàn)電荷是一種理想化模型,它是電量很小的點(diǎn)電荷,將其放入電場后對原電場強(qiáng)度無影響指出:雖然可用同一電荷q在電場中各點(diǎn)所受電場力f的大小來比較各點(diǎn)的電場強(qiáng)弱,但是電場力f的大小還和電荷q的電量有關(guān),所以不能直接用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱.實(shí)驗(yàn)表明:在電場中的同一點(diǎn),電場力f與電荷電量q成正比,比值f/q由電荷q在電場中的位置所決定,跟電荷電量無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量,所以我們用這個(gè)比值f/q來表示電場的強(qiáng)弱.(2)電場強(qiáng)度①定義:電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力f跟它的電荷量q的比值,叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng).用e表示。公式(大。篹=f/q (適用于所有電場)單位:n/c 意義p13提出問題:電場強(qiáng)度是矢量,怎樣表示電場的方向呢?②方向性:物理學(xué)中規(guī)定,電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場力的方向相同.指出:負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受的電場力的方向跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向相反.帶領(lǐng)學(xué)生討論真空中點(diǎn)電荷周圍的電場,說明研究方法:將檢驗(yàn)電荷放入點(diǎn)電荷周圍的電場中某點(diǎn),判斷其所受的電場力的大小和方向,從而得出該點(diǎn)場強(qiáng)..◎唯一性和固定性電場中某一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度e是唯一的,它的大小和方向與放入該點(diǎn)電荷q無關(guān),它決定于電場的源電荷及空間位置,電場中每一點(diǎn)對應(yīng)著的電場強(qiáng)度與是否放入電荷無關(guān).帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出真空中點(diǎn)電荷周圍電場的大小和方向.在此過程中注意引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)公式e=f/q和e=kq/r2的區(qū)別及聯(lián)系.3、(真空中)點(diǎn)電荷周圍的電場、電場強(qiáng)度的疊加(1)點(diǎn)電荷周圍的電場①大。篹=kq/r2 (只適用于點(diǎn)電荷的電場)②方向:如果是正電荷,e的方向就是沿著pq的連線并背離q;如果是負(fù)電荷:e的方向就是沿著pq的連線并指向q.(參見課本圖14-7)說明:公式e=kq/r2中的q是場源電荷的電量,r是場中某點(diǎn)到場源電荷的距離.從而使學(xué)生理解:空間某點(diǎn)的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場源電荷和該點(diǎn)距場源電荷的距離決定的,與檢驗(yàn)電荷無關(guān).提出問題:如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,此時(shí)各點(diǎn)的場強(qiáng)是怎樣的呢?帶領(lǐng)學(xué)生由檢驗(yàn)電荷所受電場力具有的疊加性,分析出電場的疊加原理.(2)電場強(qiáng)度的疊加原理:某點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)周圍各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和.先分析方法(p13-14)后舉例:先在同一直線再不在同一直線。例如:課本圖1.3-3中p點(diǎn)的場強(qiáng),等于+q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)e1和q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)e2的矢量和.從而使學(xué)生進(jìn)一步理解到,任何帶電體都可以看做是有許多點(diǎn)電荷組成的.利用點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算公式及疊加原理就可以計(jì)算出其周圍各點(diǎn)場強(qiáng).【例題】(課本p9例題演變)在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1=+3.0×10-8c和q2=-3.0×10-8c,它們相距0.1m,求電場中a點(diǎn)的場強(qiáng).a點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離相等,r=0.1m分析:點(diǎn)電荷q1和q2的電場在a點(diǎn)的場強(qiáng)分別為e1和e2,它們大小相等,方向如圖所示,合場強(qiáng)e在e1和e2的夾角的平分線上,此平分線跟q1和q2的連線平行.解:e=e1cos60°+e2cos60°=2e1cos60°=2kq1cos60°/r2代入數(shù)值得 e=2.7×104n/c可以證明:一個(gè)半徑為r的均勻球體(或球殼)在外部產(chǎn)生的電場,與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同,球外各點(diǎn)和電場強(qiáng)度一樣即:e=kq/r2◎組織學(xué)生討論課本中的【說一說】,由學(xué)生討論后歸納:(1)關(guān)于靜電平衡(2)靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部電場的特點(diǎn):①處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零(注意:這時(shí)的場強(qiáng)是合場強(qiáng),即外電場和感應(yīng)電場的疊加)②處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。4、電場線(1)電場線:電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。(2)電場線的基本性質(zhì)①電場線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向.②電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小(疏弱密強(qiáng)).③靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠(yuǎn),止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn).它不封閉,也不在無電荷處中斷.④任意兩條電場線不會(huì)在無電荷處相交(包括相切)介紹各種點(diǎn)電荷電場線的分布情況。【演示】模擬電場線指出:電場線是為了形象描述電場而引入的,電場線不是實(shí)際存在的線。5、勻強(qiáng)電場(1)定義:電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等、方向相同的電場就叫勻強(qiáng)電場.(2)勻強(qiáng)電場的電場線:是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如,兩等大、正對且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中,除邊緣附近外,就是勻強(qiáng)電場.如圖14.3-1.常見電場的電場線電場電場線圖樣簡要描述正點(diǎn)電荷發(fā)散狀負(fù)點(diǎn)電荷會(huì)聚狀等量同號電荷相斥狀等量異號電荷相吸狀勻強(qiáng)電場平行的、等間距的、同向的直線(三)【小結(jié)】對本節(jié)內(nèi)容做簡要的小結(jié)◎鞏固練習(xí)1.下列說法中正確的是:[abc ] a.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場b.電場是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西c.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的,電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用2.下列說法中正確的是:[bc ]a.電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì),因此場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場力成正比b.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于f/q,但與檢驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無關(guān)c.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向即檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向d.公式e=f/q和e=kq/r2對于任何靜電場都是適用的3.下列說法中正確的是:[acd ]a.場強(qiáng)的定義式e=f/q中,f是放入電場中的電荷所受的力,q是放入電場中的電荷的電量b.場強(qiáng)的定義式e=f/q中,f是放入電場中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場的電荷的電量c.在庫侖定律的表達(dá)式f=kq1q2/r2中kq2/r2是電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處的場強(qiáng)大小,此場對q1作用的電場力f=q1×kq2/r2,同樣kq1/r2是電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)的大小,此場對q2作用的電場力f=q2×kq1/r2d.無論定義式e=f/q中的q值(不為零)如何變化,在電場中的同一點(diǎn),f與q的比值始終不變4.討論電場力與電場強(qiáng)度的區(qū)別于聯(lián)系●作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)課文1、思考課本p16問題與練習(xí)第(1)、(3)、(4)、(5)、(7)題.2、作業(yè)紙.參考題在電場中某一點(diǎn),當(dāng)放入正電荷時(shí)受到的電場力向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)受到電場力向左,下列說法正確的是:[ ]a.當(dāng)放入正電荷時(shí),該點(diǎn)的場強(qiáng)向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí),該點(diǎn)的場強(qiáng)向左b.只有在該點(diǎn)放入電荷時(shí),該點(diǎn)才有場強(qiáng)c.該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一定向右d.以上說法均不正確真空中,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷電量數(shù)值均為q,相距r.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小為:[ ]a.b.2kq/r2 c.4k/r2 d.8kq/r23.真空中,a,b兩點(diǎn)上分別設(shè)置異種點(diǎn)電荷q1、q2,已知兩點(diǎn)電荷間引力為10n,q1=1.0×10-2c,q2=2.0×10-2c.則q2在a處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小是________n/c,方向是________;若移開q2,則q1在b處產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小是________n/c,方向是________.說明1.電場強(qiáng)度是表示電場強(qiáng)弱的物理量,因而在引入電場強(qiáng)度的概念時(shí),應(yīng)該使學(xué)生了解什么是電場的強(qiáng)弱,同一個(gè)電荷在電場中的不同點(diǎn)受到的電場力的大小是不同的,所受電場力大的點(diǎn),電場強(qiáng).2.應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解為什么可以用比值f/q來表示電場強(qiáng)度,知道這個(gè)比值與電荷q無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量.用比值定義一個(gè)新的物理量是物理學(xué)中常用的方法,應(yīng)結(jié)合學(xué)生前面學(xué)過的類似的定義方法,讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)電場強(qiáng)度的定義.3.應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生確切地理解e=f/q和e=kq/r2這兩個(gè)公式的含義,以及它們的區(qū)別和聯(lián)系.4.應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行計(jì)算時(shí)不應(yīng)過于復(fù)雜,一般只限于兩個(gè)電場疊加的情形.通過這種計(jì)算,使學(xué)生理解場強(qiáng)的矢量性5.電場線是為了形象描述電場而引入的,電場線不是實(shí)際存在的線。教后記:1、 對于兩個(gè)公式的理解以及電場強(qiáng)度的定義還存在問題,要通過題目去強(qiáng)化。2、 對于幾種典型問題,學(xué)生死記答案,要讓他們養(yǎng)成分析題目的習(xí)慣。學(xué)生對于計(jì)算題過于依賴計(jì)算器,要讓他們養(yǎng)成手算習(xí)慣。
電場強(qiáng)度 篇3
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、知道什么是電場;
2、理解電場強(qiáng)度的概念,掌握電場強(qiáng)度點(diǎn)的定義式、單位和電場強(qiáng)度方向的規(guī)定;
能力目標(biāo)
能夠認(rèn)識電場的物質(zhì)性,理解物理學(xué)上利用比值來定義物理量的方法;
情感目標(biāo)
電場,雖然看不到、摸不到,但是它實(shí)際存在的,可以根據(jù)它表現(xiàn)出來的性質(zhì)研究、認(rèn)識.這是物理學(xué)中常用的研究方法,學(xué)習(xí)它同時(shí)幫助建立科學(xué)的方法論.
教學(xué)建議
重點(diǎn)難點(diǎn)分析
1、重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場強(qiáng)度的概念及掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法.
2、電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的物理量之一,是本節(jié)難點(diǎn).初學(xué)者要注意不要將電場強(qiáng)度和電場力混淆.
關(guān)于電場強(qiáng)度定義的教材分析
電場強(qiáng)度雖然由檢驗(yàn)電荷所受到的電場力與電荷量的比值來定義的物理量,但與檢驗(yàn)電荷無關(guān),場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷所受到的電場力不存在正比關(guān)系,與檢驗(yàn)電荷的電荷量之間不存在反比關(guān)系.也就是說電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷大小、電荷的正負(fù)、以及該點(diǎn)是否存在檢驗(yàn)電荷無關(guān),電場強(qiáng)度與產(chǎn)生電場的源電荷有關(guān),與這點(diǎn)在電場中的位置有關(guān).
關(guān)于講解電場概念的教法建議
在講解電場概念時(shí),要注意強(qiáng)調(diào)電場的物質(zhì)性,也就是說電荷之間的相互作用是通過電場這一媒介完成的,由于電場是看不見、摸不到的,但是卻客觀存在,講解時(shí)可以對比重力場進(jìn)行講解,也可以聯(lián)系現(xiàn)代科技,例如衛(wèi)星信號的傳送是通過電磁場這一媒介完成的。
關(guān)于電場強(qiáng)度講解的教法建議
電場強(qiáng)度是電學(xué)知識中最基本的概念之一.它是描述電場的力的屬性的物理量,電場強(qiáng)度的學(xué)習(xí)是本章知識的難點(diǎn)內(nèi)容.
電場強(qiáng)度是描述電場屬性的重要物理量,是教學(xué)的重點(diǎn),教材中以一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場來講解討論的,同一個(gè)檢驗(yàn)電荷在電場中的不同位置受到的電場力的大小不同,而電場強(qiáng)度的表述是用檢驗(yàn)電荷在電場不同位置所受到的電場力的大小與檢驗(yàn)電荷的電荷量的比值來定義的.也說明電場中不同位置上電場對電荷的作用不同.在教學(xué)中可以說明:在電場中的同一點(diǎn)上,改變檢驗(yàn)電荷的電量,檢驗(yàn)電荷所受到的作用力的大小也成比例的變化,檢驗(yàn)電荷所受到的電場力與電荷量的比值是一恒量由此引出電場強(qiáng)度的概念.
注意電場強(qiáng)度與電場力的區(qū)別與聯(lián)系
項(xiàng)目
電場強(qiáng)度E
電場力F
區(qū)別
物理意義
反應(yīng)電場本身的力的性質(zhì).
指電荷在電場中所受的力.
決定因素
在電場中某一點(diǎn),E是一個(gè)恒量.用E=F/q來量度,它決定于電場本身,而與檢驗(yàn)電荷的存在與否無關(guān).
力的大小決定于放在電場力的電荷的電量q,以及電場中這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度E的大小,即F=qE.
矢量的方向
場強(qiáng)方向與正電荷放在電場里所受電場力的方向相同.
正電荷受電場力方向與場強(qiáng)的方向相同,負(fù)電荷受電場力方向與場強(qiáng)方向相反.
單位
牛/庫 或者 伏/米
牛
聯(lián)系
F = Eq
電場 電場強(qiáng)度
一、教學(xué)目標(biāo)
1、了解電場的概念.
2、理解電場強(qiáng)度的概念.
3、掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法.
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1、重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場強(qiáng)度的概念及掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法.
2、電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的物理量之一,這是難點(diǎn).初學(xué)者容易把電場強(qiáng)度跟電場力混同起來.
三、主要教學(xué)過程
1、復(fù)習(xí)庫侖定律
在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,這就是庫侖定律.
2、新課引入
任何力的作用都離木開物質(zhì),腳踢球,腳對球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗對雪橇的拉力是通過繩子作用的;地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過重力場——物質(zhì),作用的;地球與月亮間有萬有引力作用力也是因有萬有引力場——物質(zhì);兩電荷間相互作用時(shí)不直接接觸,它們之間的相互作用也是通過別的物質(zhì)作用的,這就是電場.
3、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
。1)電場
a、電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)
提問:既然場是物質(zhì),為什么我們看不到呢?
答:物質(zhì)形式
例如可見光波長由 ,但還有很多波長的光線我們看不到,但不等于它們不存在.不能以人類感官為標(biāo)準(zhǔn)判定存在與否.場客觀存在的證明是它有力、能的特性.例如重力場對有質(zhì)量的物體有力的作用,且可對物體做功,說明其能量.電場對放入其中的電荷Q也有力的作用,可對Q做功,說明其有能量.
b、電場的基本性質(zhì):電場對放入其中的電荷有力的作用,此力稱電場力.
c、靜電場:靜止電荷的電場.
場有能和力的特性,我們先看電場中力的性質(zhì),它是本章的重要內(nèi)容,先以點(diǎn)電荷為例.
如圖1所示,在+Q電場中A點(diǎn)分別放入電荷 、 、 則它們分別受電場力為:
看看上式,我們可發(fā)現(xiàn)場電荷Q對不同的檢驗(yàn)電荷q有不同的電場力,但只要A點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變.
若換到B點(diǎn),則
從上面分析看出:Q固定則電場的空間分布固定,對于場中某固定點(diǎn), 值僅與Q、r有關(guān),與檢驗(yàn)電荷無關(guān),它反映的是電場的性質(zhì),反映的是電場的強(qiáng)弱,稱場強(qiáng).
。2)電場強(qiáng)度
a、定義:放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng).
b、定義式:
F——電場力國際單位:牛(N)
q——電量國際單位:庫(C)
E——電場強(qiáng)度國際單位:牛/庫(N/C)
c、物理意義;
電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在那里所受的電場力.
d、電場強(qiáng)度是矢量,規(guī)定場強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場力方向.電場中同一點(diǎn),+q、-q受力方向不同,場強(qiáng)只能有一個(gè)方向,規(guī)定以+q的受力方向?yàn)檎?
例 在圖2中標(biāo)出A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向.
正點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度方向沿連線背離+Q;負(fù)點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度方向
沿連線指向-Q.
e、單位:牛/庫 N/C
借助于點(diǎn)電荷場強(qiáng)推出,可適用于任意電場.
。3)一個(gè)點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)
a、真空中: (與檢驗(yàn)電荷q無關(guān),僅與場電荷Q及r有關(guān))
b、方向:正電荷在該點(diǎn)受電場力方向(以后還會(huì)遇到各點(diǎn)場強(qiáng)大小,方向均相同的勻強(qiáng)電場)
。4)兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的疊加原理
如圖3所示,在正點(diǎn)電荷 與負(fù)點(diǎn)電荷 產(chǎn)生的電場中有一點(diǎn)A,求A點(diǎn)的電場強(qiáng)度 ,由電場強(qiáng)度的定義可知, 在數(shù)值上為+1C點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受的電場力.今在A點(diǎn)放 C,q將同時(shí)受到 和 的作用,每個(gè)作用力都能單獨(dú)用庫侖定律求出,就像另一個(gè)電荷不存在一樣,而q受的合力為各分力的矢量和,又因q是1C正電荷,所以它受的電場力在數(shù)值上等于場強(qiáng),也就是說A點(diǎn)的合場強(qiáng)為 與 單獨(dú)在A點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和,這就是電場強(qiáng)度的疊加原理.
用電場強(qiáng)度的疊加原理可以求得任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,任何一個(gè)帶電體不管
其電荷分布多么復(fù)雜,都可以視為由許多點(diǎn)電荷組成,因而可以用場強(qiáng)疊加原理求出它的場
強(qiáng).可以看出,真空中任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,僅由場電荷、電場中的位置兩個(gè)因
素決定,而與檢驗(yàn)電荷無關(guān).
(5)比較: 和
a、 是場強(qiáng)的定義式,適用于任何電場.
b、 是點(diǎn)電荷電場中場強(qiáng)的計(jì)算式.
(6)電場強(qiáng)度小結(jié)
a、電場中某點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向,均與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷、放哪種電荷、放多大檢驗(yàn)電荷無關(guān),是電場自身的性質(zhì),與外界因素?zé)o關(guān).對確定的電場來說,在某點(diǎn)放單位正電荷時(shí),它受電場力的大小和方向是確定的.
b、場強(qiáng)
。7)例題
例1 場電荷 C,是正點(diǎn)電荷;檢驗(yàn)電荷 C,是負(fù)電荷,它們相距 m而靜止且都在真空中,如圖4所示.求:
。1)q受的電場力.
(2)q所在的B點(diǎn)的場強(qiáng) .
。3)只將q換為 C的正點(diǎn)電荷,再求 受力及B點(diǎn)的場強(qiáng).
(4)將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場強(qiáng).
解 (1)庫侖定律: N 方向在A與B的連線上,且指向A.
。2)由電場強(qiáng)度的定義: 所以 N/C 方向由A指向B.
(3)由庫侖定律: N 方向由A指向B. N/C 方向由 A指向 B.
。4)因E與q無關(guān),自然 也不會(huì)影響E的大小與方向,所以拿走q后場強(qiáng)不變.
例2 如圖 5(a)所示,點(diǎn)電荷q與 9q靜止于真空中,相距 r,它們均為正電荷,求:
。1)連線中點(diǎn)A的場強(qiáng);
。2)求場強(qiáng)為0的點(diǎn)位置.
解(l)在A點(diǎn)放 C,它受力情況如圖5(c)所示,F(xiàn)為q對 的作用力,9F為
9q對 的作用力,而合力為8F方向指向q,所以
。2)先分析 的點(diǎn)可能的位置范圍,因在該點(diǎn)放+1C時(shí),它受力為零,所以q與9q對+1C作用力一定等大反向,因而兩力共線,由此可以斷定 的點(diǎn)在q與9q的連線上,當(dāng)+1C放于q以左及9q以右的連線上時(shí),它受的兩個(gè)力都同向,因而不可能抵消,所以 的點(diǎn)一定在兩點(diǎn)電荷中間的連線上.
令 的點(diǎn)O距q為 ,如圖(b)所示,+1C電荷在O點(diǎn)受力為零,所以有
。o意義,舍去)
答:(1) 方向指向q.
(2) 的點(diǎn)在q與9q之間,距q為 r/4.
四、說明
1、對于電場強(qiáng)度概念的理解注意:
。1)定義電場強(qiáng)度
無論放正、負(fù)檢驗(yàn)電荷,E的方向定義為+q受力方向,類似于電流方向定義為正電荷移動(dòng)方向,無論是誰移動(dòng)形成電流.
(2)電場強(qiáng)度為自身性質(zhì),與檢驗(yàn)電荷無關(guān).
2、我們研究的電荷均處于真空中,如處于空氣中也可近似認(rèn)為是在真空中.
電場強(qiáng)度 篇4
《電場 電場強(qiáng)度和電場線》教學(xué)設(shè)計(jì)
(兩課時(shí))
高二物理 谷
【教學(xué)目標(biāo)】
知識與技能:
1、知道電荷相互作用是通過電場發(fā)生的;
2、理解電場強(qiáng)度和電場線的概念。
3、用電場強(qiáng)度概念求點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場的電場強(qiáng)度;
4、知道幾種典型電 場的電場線分布。
5、以電場線描述電場為例,滲透用場線描述矢量場的方法。
過程與方法:
通過分析在電場中的不同點(diǎn),電場力 f與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值f/q反映的是電場的強(qiáng)弱,即電場強(qiáng)度的概 念;知道電場疊加的一般方法。
情感態(tài)度 與價(jià)值觀:
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場問題的一般方法。
重點(diǎn):電場強(qiáng)度的概念及其定義式
難點(diǎn):對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算
能力目標(biāo):
1、能運(yùn)用已學(xué)過的知識來幫助理解,理解電荷作用靠電場傳遞。
2、通過實(shí)驗(yàn)及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察、分析,得出對有關(guān)現(xiàn)象的本質(zhì)認(rèn)識
教學(xué)方法:
1、復(fù)習(xí)導(dǎo)入新課,提出新課題;
2、設(shè)問激疑,通過引導(dǎo),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考,體現(xiàn)學(xué)生主體地位;
3、類比釋疑,由已知的相類似知識,通過類比、分析,使得抽象概念能夠較順利地建立;
4、實(shí)驗(yàn)分析,定性與定量相互結(jié)合,使具體現(xiàn)象直觀表達(dá)抽象概念,并充分運(yùn)用多媒體輔助,動(dòng)畫模擬擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)成效。
教具:
幻燈片,計(jì)算機(jī),銅絲,塑料筆。
【教學(xué)過程】
一、復(fù)習(xí)提 問:
師:上一節(jié),我們認(rèn)識了電現(xiàn)象中的電荷,包括點(diǎn)電荷,元電荷及電荷之間存在的相互作用。什么是點(diǎn)電荷?電荷相互作用有什么規(guī)律?哪位同學(xué)來幫我們回顧一下?
電荷之間有相互作用,我們把這個(gè)作用的電力叫庫侖力或靜電力。電荷之間的作用力是怎樣發(fā)生的呢?今天我們就來研究這個(gè)問題。
二、新課學(xué)習(xí):
踢足球時(shí),腳要直接接觸球(看圖片),
實(shí)驗(yàn)演 示:兩個(gè)帶電小球靠近,生答:帶電小球受到原電荷的作用力。
電荷間的作用沒有“接觸”,難道電荷作用是“超距作用”?
生答:不接觸
類比重力的產(chǎn)生,可總結(jié)出是場的作用,叫做電場。
1、電場:.
(1)任何帶電體周圍產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)。電場看不見,又摸不著,怎樣去認(rèn)識它、研究它?
動(dòng)手實(shí)驗(yàn):利用手中的塑料筆使其摩擦帶電,并讓其靠近懸掛的銅絲。
現(xiàn)象:塑料筆吸引銅絲,銅絲偏角可達(dá)到60度。
。2)基本性質(zhì):電場能對處在其中的電荷有力的作用,
提示學(xué)生:電場分布強(qiáng)弱不同。進(jìn)一步研究電場分布。
引入形成電場的場源電荷q,又引入一個(gè)試探電荷q,q必須很小,可看成點(diǎn)電荷。而且q電量也少,不影響源電荷q的電場。
大家觀看演示,同一電荷q在源電荷q附近,不同位置處,靜止時(shí)受力有何特點(diǎn)?受力大小不等,那說明了什么?
電場不同位置,會(huì)有強(qiáng)弱不同。這使我們想到,如何表示一個(gè)電場不同位置的強(qiáng)弱呢?用什么表達(dá)更確切?剛才,試探電荷q在不同位置受力不同,那么是否電場力就可用來表示電場的強(qiáng)弱呢?為什么不能用電場力表示電場強(qiáng)弱?演示電場中同一點(diǎn),放不同的試探電荷,
結(jié)果:同一位置不同電荷受力卻不等。顯然不能用試探電荷受的力的大小表示電場。是什么使其受力不等呢?顯然,不是電場本身變化了,而是不影響電場的試探電荷。比值 在電場中同一點(diǎn)是不變的。比值 反映了什么呢?是電場的強(qiáng)弱分布。
2.電場強(qiáng)度:
。1)試探電荷:
(2)定義:物理學(xué)中把放入電場中某一點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的電場力與它的電量的比值叫做這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度。簡稱場強(qiáng)。
①定義式: (適用于任何電場)
、诒戎刀x法:ρ=m/v v=s/t
提示分析ρ與m,v的關(guān)系,總結(jié)出:電場中某一點(diǎn)的場強(qiáng)與場源電荷的帶電量有關(guān), 與場中的位置有關(guān),而與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。
、畚锢硪饬x:描述某點(diǎn)電場的強(qiáng)弱和方向,
、軉挝唬骸 牛/庫(n/c)
、菔噶啃裕何覀円(guī)定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相同,那么負(fù)電荷所受 電場力的方向與電場強(qiáng)度方向相反。(做圖演示)
知道某點(diǎn)電場強(qiáng)度,有何用途呢?比如f=e·q說明了什么?已知e,馬上可確定點(diǎn)電荷受力了。
下面我們一起來試試,利用 電場強(qiáng)度定義及庫侖定律,設(shè)法推導(dǎo)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中 某點(diǎn)電場強(qiáng)度。
(3)真空中點(diǎn)電荷的 電場強(qiáng)度:
。ㄔO(shè)場源電荷+q,試探q,在r處,由庫侖定律f= ∵e= )
①表達(dá)式:e=
畫圖,該a處,正試探電荷q受力背離連線向外,(再舉例-q的試探電荷)總結(jié)得出:
②方向:正點(diǎn)電荷在各點(diǎn)處電場強(qiáng)度方向都是背離場源 電荷向外。么所有物體都是很緊密的物質(zhì),但事實(shí)不是這樣) (負(fù)電荷給學(xué)生討論總結(jié)出來。)
③ 大小與q和r有關(guān)。
說明:公式e=kq/r2中的q是場源電荷的電量,r是場中某點(diǎn)到場源電荷的距離.從而使學(xué)生理解:空間某點(diǎn)的場強(qiáng)是由產(chǎn)生電場的場源電荷和該點(diǎn)距場源電荷的距離決定的,與檢驗(yàn)電荷無關(guān).
提出問題:如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,此時(shí)各點(diǎn)的場強(qiáng)是怎樣的呢?帶領(lǐng)學(xué)生由檢驗(yàn)電荷所受電場力具有的疊加性,分析出電場的疊加原理.
(4)電場強(qiáng)度的疊加原理:某點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)周圍各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和.
先分析方法(p13-14)后舉例:先在同一直線再不在同一直線。
例如:課本圖1.3-3中p點(diǎn)的場強(qiáng),等于+q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)e1和q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)e2的矢量和.從而使學(xué)生進(jìn)一步理解到,任何帶電體都可以看做是有許多點(diǎn)電荷組成的.利用點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算公式及疊加原理就可以計(jì)算出其周圍各點(diǎn)場強(qiáng).
當(dāng)堂練習(xí):
1.下列說法中正確的是:[abc ]
a.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場
b.電場是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西
c.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的,電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用
2.下列說法中正確的是:[bc ]
a.電場強(qiáng)度反映了電場的力的性質(zhì),因此場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場力成正比
b.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于f/q,但與檢驗(yàn)電荷的受力大小及帶電量無關(guān)
c.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向即檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向
d.公式e=f/q和e=kq/r2對于任何靜電場都是適用的
3.下列說法中正確的是:[acd ]
a.場強(qiáng)的定義式e=f/q中,f是放入電場中的電荷所受的力,q是放入電場中的電荷的電量
b.場強(qiáng)的定義式e=f/q中,f是放入電場中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場的電荷的電量
c.在庫侖定律的表達(dá)式f=kq1q2/r2中kq2/r2是電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處的場強(qiáng)大小,此場對q1作用的電場 力f=q1×kq2/r2,同樣kq1/r2是電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的 場強(qiáng)的大小,此場對q2作用的電場力f=q2×kq1/r2
d.無論定義式e=f/q中的q值(不為零)如何變化,在電場中的同一點(diǎn),f與q的比值始終不變
3.電場線
電場線在每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向,電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小。
(用計(jì)算機(jī)展示幾種典型電場線的分布圖,并介紹它們的特點(diǎn))
問:根據(jù)我們所看到的幾種電場線,誰能歸納一下電場線的方向有什么特點(diǎn)?
教師歸納:電場線總是從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn),如果只有負(fù)電荷,則電場線來自無窮遠(yuǎn),終止于負(fù)電荷。
問:任意兩條電場線都不會(huì)相交,這是為什么?
教師歸納:如果相交,則交點(diǎn)就會(huì)有兩個(gè)切線方向,而同一點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向是唯一的。
實(shí)驗(yàn)?zāi)M以上幾種典型的電場線。
歸納:大家要特別注意一個(gè)問題:我們雖然可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M電場線的分布,但是,電場線并不是電場中真實(shí)存在的曲線,它只是我們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶龆氲。大家知道,法拉第首先提出了電場,并用電場線形象地描述電場 的分布,這在物理學(xué)中是非常重要的。雖然法拉第當(dāng)時(shí)認(rèn)為電場線是真實(shí)的曲線,這是不對的,但是,法拉第的場線思想?yún)s是非常寶貴的。用場線來形象地描繪矢量場的分布這種方法一直被普遍地采用著。
4勻強(qiáng)電場
如果電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同,這個(gè)電場就叫勻強(qiáng)電場。見課本圖。
課堂小結(jié):
1.電場的性質(zhì):電荷在其周圍空間產(chǎn)生電場,電場對處在場中的其他電荷有力的作用。
2.“場”的特點(diǎn):在空間有分布,同一電場中的不同點(diǎn),電場強(qiáng)度的大小和方向不同。
3.電場強(qiáng)度的定義
4.點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式
5.疊加原理
【作業(yè)布置】p15 1.2.3
電場強(qiáng)度 篇5
§1.6 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系
第11課時(shí)
教學(xué)目的:
1、理解勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系u=ed,并且能夠推導(dǎo)出這個(gè)關(guān)系式。
2、會(huì)用關(guān)系式u=ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
3、理解電勢與場強(qiáng)無直接的關(guān)系。
過程與方法:
通過推導(dǎo)電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系,使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進(jìn)一步培養(yǎng)
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
通過從不同角度認(rèn)識電場強(qiáng)度與電勢、電勢差的關(guān)系,使學(xué)生在遇到具體問題時(shí)要注意分析,不要武斷地下結(jié)論,使學(xué)生養(yǎng)成多角度多方面看問題的學(xué)習(xí)品質(zhì)。
教學(xué)重點(diǎn):
u=ed及其成立條件。
教學(xué)難點(diǎn):
電勢與場強(qiáng)無直接的關(guān)系;會(huì)用關(guān)系式u=ed進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
教學(xué)過程
一.課前導(dǎo)學(xué)
復(fù)習(xí)引入:
1、你學(xué)過哪些描述電場性質(zhì)的物理量?
答:電場的兩大性質(zhì):①力的性質(zhì),由電場強(qiáng)度描述,可用電場線形象表示;②能的性質(zhì):由電勢、電勢差描述,可用等勢面形象表示。
2、等勢面有哪些特點(diǎn)?
答:等勢面的特點(diǎn):①沿等勢面移動(dòng)電荷電場力不做功;②等勢面與電場線垂直,且電場線從高電勢指向低電勢;③任兩個(gè)等勢面不相交。
3、既然場強(qiáng)、電勢、電勢差都描述電場的性質(zhì),它們之間一定存在關(guān)系、什么關(guān)系呢?下面我們就來推導(dǎo)它們間的關(guān)系。
二、質(zhì)疑討論
質(zhì)疑討論1:場強(qiáng)與電勢差有何定量關(guān)系?
引導(dǎo)學(xué)生討論在勻強(qiáng)電場中它們間的關(guān)系.
右圖是一個(gè)勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為e,a、b是沿電場方向上的兩點(diǎn),其電勢差為u,a、b之間相距為d。現(xiàn)將一個(gè)電量為q的電荷由a移到b,你可以用幾種方法計(jì)算電場力所做的功?
。1)w=fd=qed
。2)w=qu
即得:u=ed 或 e=u/d
質(zhì)疑討論2:a、b不在同一條電場線上:
如右圖根據(jù)電勢差的定義式,得
uab=
用d表示a、b在場強(qiáng)方向上的距離ab′,則上式可寫為:uab =ed
總結(jié)結(jié)論:勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間 的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乘積。
質(zhì)疑討論3:上式是在勻強(qiáng)電場中推出的,它適用于非勻強(qiáng)電場嗎?
學(xué)生:思考、討論后回答:不適用。因?yàn)樵诜莿驈?qiáng)電場中,電荷從a移至b的過程中,受的電場力為變力,w電場不能寫成fs.
電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系:uab =ed
注意:①只適用于勻強(qiáng)電場
②d:沿電場方向的距離
質(zhì)疑討論4:由uab=ed,得到: ,這個(gè)式子表示什么含義?從式子中可看出e的單位是什么?
學(xué)生:在勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上的電勢差。
由 ,可得e的單位為v/m,即1 v/m=1 n/c。
三、反饋矯正
例1.在電場中,a、b兩點(diǎn)的電勢差uab>0,那么將一負(fù)電荷從a移到b的過程中
( b).
(a)電場力做正功,電勢能增加 (b)電場力做負(fù)功,電勢能增加
(c)電場力做正功,電勢能減少 (d)電場力做負(fù)功,電勢能減少
例2:將一電量為l.6×10-8c的負(fù)電荷在電場中從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),克服電場力做功為6.4×10-6j,則ab兩點(diǎn)間電勢差為___400___v.
例3:如圖,在勻強(qiáng)電場中的m、n兩點(diǎn)距離為2 cm,兩
點(diǎn)間的電勢差為5 v,m、n連線與場強(qiáng)方向成60°角,則
此電場的電場強(qiáng)度多大?答案:500 v/m.
例4:圖中,a、b、c三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中,已知ac⊥bc,
∠abc=60°,bc=20 cm.把一個(gè)電量q=10-5c的正電荷從a移到b,靜電力做功為零;從b移到c,靜電力做功為 j,則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向是( d )
a.865 v/m,垂直ac向左 b.865 v/m,垂直ac向右
c.1000 v/m,垂直ab斜向上 d.1000 v/m,垂直ab斜向下
四、鞏固遷移
1、關(guān)于電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系,下列說法中正確的是(cd ).
(a)u=ed關(guān)系式適用于任何電場
(b)在勻強(qiáng)電場中,兩點(diǎn)間的電勢差正比于兩點(diǎn)間的距離
(c)u=ed公式中的d是指兩點(diǎn)所在等勢面間的距離
(d)v/m和n/c兩單位相等
2、如圖所示是一勻強(qiáng)電場的等勢面,每兩個(gè)相鄰等勢面相距2cm,由此可確定電場強(qiáng)度大小是__100____n/c.
3、如圖所示,在場強(qiáng)為e=4.0×103 n/c的勻強(qiáng)電場中有相距5.cm的a、b兩點(diǎn),兩點(diǎn)連線與電場強(qiáng)度成30°角。求a、b兩點(diǎn)間的電勢差。
答案:1.7×102 n/c
4、如圖所示電路中,電源兩端電壓u=10v,a、b兩板間距離為2cm,c點(diǎn)離a板5mm,d點(diǎn)離b板4mm,則ec=______v/m,ed=______v/m,uc=______v,ud=______v.
答案:500,500,-7.5,-2
5、如圖所示,l1、l2、l3為等勢面,兩相鄰等勢面間電勢差相同,取l2的電勢為零,有一負(fù)電荷在l1處動(dòng)能為30j,運(yùn)動(dòng)到l3處動(dòng)能為10j,則電荷的電勢能為4j時(shí),它的動(dòng)能是(不汁重力和空氣阻力)( ).
(a)6j (b)4j (c)16j (d)14j
答案:c
五、課堂總結(jié):
一、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 :u=ed
①只適用于勻強(qiáng)電場
、赿:沿場強(qiáng)方向的距離
二、有關(guān)于計(jì)算場強(qiáng)的三個(gè)公式:
。ㄟm用于任何電場)
(只適用于點(diǎn)電荷)
。ㄖ贿m用于勻強(qiáng)電場)
電場強(qiáng)度 篇6
第二節(jié)電場電場強(qiáng)度
一、教學(xué)目標(biāo)
1. 了解電場的概念
2. 理解電場強(qiáng)度的概念
3. 掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1. 重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場強(qiáng)度的概念及掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法。
2. 電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的物理量之一,這是難點(diǎn)。初學(xué)者容易把電場強(qiáng)度跟電場力混同起來。
三、主要教學(xué)過程
1. 復(fù)習(xí)庫侖定律
在真空中兩點(diǎn)電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,這就是庫侖定律。
2.新課引入
任何力的作用都離不開物質(zhì),腳踢球,腳對球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗對雪橇的拉力是通過繩子作用的;地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過重力場——物質(zhì);兩電荷間相互作用時(shí)不直接接觸,它們之間的相互作用也是通過別的物質(zhì)作用的,這就是電場。
3.教學(xué)過程 設(shè)計(jì)
(1)電場
a.電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)
提問:既然場是物質(zhì),為什么我們看不到呢?
答:物質(zhì)形式 實(shí)體(由分子組成);看的見,摸的著。
場(形式):看不見,摸不著,不以人的感官意識為轉(zhuǎn)移的客觀存在。
例如可見光波長由7000 ~4000 ,但還有很多波長的光線我們看不到,但不等于它們不存在。不能以人燈感官為標(biāo)準(zhǔn)判一存在與否。場客觀存在的證明是它有力、能的特性。例如重力場對有質(zhì)量的物體有力的作用,用可對物體做功,說明其能量。電場對放入其 的電荷Q也有力的作用,可對Q做功,說明其有能量。
b.電場的基本性質(zhì):電場對放入其中的電荷有力的作用,此力稱電場力。
c.靜電場:靜止電荷的電場。
場有能和力的特性,我們先看電場中力的性質(zhì),它是本章的重要內(nèi)容,先以點(diǎn)電荷為例。
如圖1所示,在+Q電場中A點(diǎn)分別放入電荷q1、q2、q3則它們分別受電場力為:
A:F1= F2= ;F3=
看看上式,我們可發(fā)現(xiàn)場電荷Q對不同的檢驗(yàn)電荷q有不同的電場力,但只要A點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變。
若換到B點(diǎn),則
從上面分析看出:Q固定則電場的空間分布固定,對于場中某點(diǎn)固定, 值僅與Q、r有關(guān),與檢驗(yàn)電荷無關(guān),它反映的是電場的性質(zhì),反映的是電場的強(qiáng)弱,稱場強(qiáng)。
。2)電場強(qiáng)度
a.定義:放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng)。
b.定義式:
E=
F——電場力 國際單位:牛(N)
q——電量 國際單位:庫(C)
E——電場強(qiáng)度 國際單位:牛/庫(N/C)
c.物理意義:
電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在那里所受的電場力。
d.電場強(qiáng)度是矢量,規(guī)定場強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場力方向。電場中同一點(diǎn),+q、-q受力方向不同,場強(qiáng)只能有一個(gè)方向,規(guī)定以+q的受力方向?yàn)檎?/p>
例 在圖2中標(biāo)出A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向。
正點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度方向沿連線背離+Q,負(fù)點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度方向沿連線指向-Q。
e.單位:牛/庫 N/C
E= 借助于點(diǎn)電荷場強(qiáng)推出,可適用于任意電場。
。3)一個(gè)點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)
a. 真空中:E= (與檢驗(yàn)電荷q無關(guān),僅與場電荷Q及r有關(guān))
b. 方向:正電荷在該點(diǎn)受電場力方向(以后還會(huì)遇到各點(diǎn)場強(qiáng)大小,方向均相同的勻強(qiáng)電場)
。4)兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的疊加原理
如圖3所法,在正點(diǎn)電荷Q1與負(fù)點(diǎn)電荷Q2產(chǎn)生的電場中有一點(diǎn)A,求A點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA,由電場強(qiáng)度定義可知,EA在數(shù)值上為+1C點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受的電場力。今在A點(diǎn)放
q=1+C,q將同時(shí)受到Q1和Q2的作用,每個(gè)作用力都能單獨(dú)用庫侖定律求出,就像另一個(gè)電荷不存在一樣,而q受的合力為各分力的矢量和,又因?yàn)閝是1C正電荷,所以它受的電場力在數(shù)值上等于場強(qiáng),也就是說A點(diǎn)的合場強(qiáng)為Q1與Q2單獨(dú)在A瞇產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和,這就是電場強(qiáng)度的疊加原理。
用電場強(qiáng)度的疊加原理可以求和任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,任何一個(gè)帶電體不管其電荷分布多么復(fù)雜,都可以視為由許多點(diǎn)電荷組成,因而可以用場強(qiáng)疊加原理求出它的場強(qiáng)?梢钥闯,真空中任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,僅由場是荷、電場中的位置兩個(gè)因素決定,而與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。
。5)比較:E= 和E=
a. E= 是場強(qiáng)的定義式,適用于任何電場。
b. E= 是點(diǎn)電荷電場中場強(qiáng)的計(jì)算式。
(6)電場強(qiáng)度小結(jié)
a. 電場中某點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向,均與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷、放那種電荷、放多大檢驗(yàn)電荷無關(guān),是電場自身的性質(zhì),與外界因素?zé)o關(guān)。對確定的電場來說,在某點(diǎn)放單位正電荷時(shí),它受電場力的大小和方向是確定的。
定義式:E= 數(shù)值上等于+1C的電荷受到的電場力,對所有電場都成產(chǎn)。
b.場強(qiáng) 方向:正電荷
單位:牛/庫(N/C)
決定因素:場電荷、場中位置
疊加原理
。7)例題
例1.場電荷Q=2×10-4C,是正點(diǎn)電荷:檢驗(yàn)電荷q=2×10-5,是負(fù)電荷,它們相距r=2m而靜止且都在真空中,如圖4所示。求:
(1) q受的電場力。
(2) q所在的B點(diǎn)的場強(qiáng)EB.
(3) 只將q換為 =4 ×10-5C的正點(diǎn)電荷,再求 受力及B點(diǎn)的場強(qiáng)。
(4) 將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場強(qiáng)。
解:(1)庫侖定律:F= = =9N 方向在A與B的連線上,且指向A。
。2)由電場強(qiáng)度的定義:E= 所以E= =4.5×105N/C 方向由A指向B。
(3)由庫侖定律: = =18N 方向由A指向B。
E= 方向由A指向B。
。4)因E與q無關(guān),自然q=0也不會(huì)影響E的大小與方向,所以拿走q后場強(qiáng)不變。
例2 如圖5(a)所示,點(diǎn)電荷q與9q靜止于真空中,相距r,它們均為正電荷,求:
。1) 連線中點(diǎn)A的場強(qiáng)EA;
(2) 求場強(qiáng)為0的點(diǎn)位置。
解(1)在A點(diǎn)放 =1C,它受力情況如圖5(c)所示,F(xiàn)為q對 的作用力,9F為9q對 的作用力,而合力為8F方向指向q,所以
EA=8
方向:向左指向q。
(2)先分析E=0的點(diǎn)可能的位置范圍,因在該點(diǎn)放+1C時(shí),它受力為零,所以q與9q的連線上,當(dāng)+1C作用力一定等大反向,因而兩力共線,由此可以斷定E=0的點(diǎn)在q與9q的連線上,當(dāng)+1C放于q以左及9q以右的連線上時(shí),它受的兩個(gè)力都同向,因而不可能抵消,所以E=0的點(diǎn)一定在兩點(diǎn)電荷中間的連線上。
令E=0 的點(diǎn)O距q為x,如圖(b)所示,+1C電荷在O點(diǎn)受力為零,所以有
電場強(qiáng)度 篇7
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、知道什么是電場;
2、理解電場強(qiáng)度的概念,掌握電場強(qiáng)度點(diǎn)的定義式、單位和電場強(qiáng)度方向的規(guī)定;
能力目標(biāo)
能夠認(rèn)識電場的物質(zhì)性,理解物理學(xué)上利用比值來定義物理量的方法;
情感目標(biāo)
電場,雖然看不到、摸不到,但是它實(shí)際存在的,可以根據(jù)它表現(xiàn)出來的性質(zhì)研究、認(rèn)識.這是物理學(xué)中常用的研究方法,學(xué)習(xí)它同時(shí)幫助建立科學(xué)的方法論.
教學(xué)建議
重點(diǎn)難點(diǎn)分析
1、重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場強(qiáng)度的概念及掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法.
2、電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的物理量之一,是本節(jié)難點(diǎn).初學(xué)者要注意不要將電場強(qiáng)度和電場力混淆.
關(guān)于電場強(qiáng)度定義的教材分析
電場強(qiáng)度雖然由檢驗(yàn)電荷所受到的電場力與電荷量的比值來定義的物理量,但與檢驗(yàn)電荷無關(guān),場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷所受到的電場力不存在正比關(guān)系,與檢驗(yàn)電荷的電荷量之間不存在反比關(guān)系.也就是說電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與放在該點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷大小、電荷的正負(fù)、以及該點(diǎn)是否存在檢驗(yàn)電荷無關(guān),電場強(qiáng)度與產(chǎn)生電場的源電荷有關(guān),與這點(diǎn)在電場中的位置有關(guān).
關(guān)于講解電場概念的教法建議
在講解電場概念時(shí),要注意強(qiáng)調(diào)電場的物質(zhì)性,也就是說電荷之間的相互作用是通過電場這一媒介完成的,由于電場是看不見、摸不到的,但是卻客觀存在,講解時(shí)可以對比重力場進(jìn)行講解,也可以聯(lián)系現(xiàn)代科技,例如衛(wèi)星信號的傳送是通過電磁場這一媒介完成的。
關(guān)于電場強(qiáng)度講解的教法建議
電場強(qiáng)度是電學(xué)知識中最基本的概念之一.它是描述電場的力的屬性的物理量,電場強(qiáng)度的學(xué)習(xí)是本章知識的難點(diǎn)內(nèi)容.
電場強(qiáng)度是描述電場屬性的重要物理量,是教學(xué)的重點(diǎn),教材中以一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場來講解討論的,同一個(gè)檢驗(yàn)電荷在電場中的不同位置受到的電場力的大小不同,而電場強(qiáng)度的表述是用檢驗(yàn)電荷在電場不同位置所受到的電場力的大小與檢驗(yàn)電荷的電荷量的比值來定義的.也說明電場中不同位置上電場對電荷的作用不同.在教學(xué)中可以說明:在電場中的同一點(diǎn)上,改變檢驗(yàn)電荷的電量,檢驗(yàn)電荷所受到的作用力的大小也成比例的變化,檢驗(yàn)電荷所受到的電場力與電荷量的比值是一恒量由此引出電場強(qiáng)度的概念.
注意電場強(qiáng)度與電場力的區(qū)別與聯(lián)系
項(xiàng)目
電場強(qiáng)度E
電場力F
區(qū)別
物理意義
反應(yīng)電場本身的力的性質(zhì).
指電荷在電場中所受的力.
決定因素
在電場中某一點(diǎn),E是一個(gè)恒量.用E=F/q來量度,它決定于電場本身,而與檢驗(yàn)電荷的存在與否無關(guān).
力的大小決定于放在電場力的電荷的電量q,以及電場中這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度E的大小,即F=qE.
矢量的方向
場強(qiáng)方向與正電荷放在電場里所受電場力的方向相同.
正電荷受電場力方向與場強(qiáng)的方向相同,負(fù)電荷受電場力方向與場強(qiáng)方向相反.
單位
牛/庫 或者 伏/米
牛
聯(lián)系
F = Eq
電場 電場強(qiáng)度
一、教學(xué)目標(biāo)
1、了解電場的概念.
2、理解電場強(qiáng)度的概念.
3、掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法.
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1、重點(diǎn)是使學(xué)生理解電場強(qiáng)度的概念及掌握電場強(qiáng)度的計(jì)算方法.
2、電場強(qiáng)度是描述電場性質(zhì)的物理量之一,這是難點(diǎn).初學(xué)者容易把電場強(qiáng)度跟電場力混同起來.
三、主要教學(xué)過程
1、復(fù)習(xí)庫侖定律
在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷的作用力跟它們的電量乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,這就是庫侖定律.
2、新課引入
任何力的作用都離木開物質(zhì),腳踢球,腳對球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗對雪橇的拉力是通過繩子作用的;地球?qū)Φ乇砀浇镔|(zhì)的作用力是通過重力場——物質(zhì),作用的;地球與月亮間有萬有引力作用力也是因有萬有引力場——物質(zhì);兩電荷間相互作用時(shí)不直接接觸,它們之間的相互作用也是通過別的物質(zhì)作用的,這就是電場.
3、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
。1)電場
a、電荷周圍存在一種特殊物質(zhì)
提問:既然場是物質(zhì),為什么我們看不到呢?
答:物質(zhì)形式
例如可見光波長由 ,但還有很多波長的光線我們看不到,但不等于它們不存在.不能以人類感官為標(biāo)準(zhǔn)判定存在與否.場客觀存在的證明是它有力、能的特性.例如重力場對有質(zhì)量的物體有力的作用,且可對物體做功,說明其能量.電場對放入其中的電荷Q也有力的作用,可對Q做功,說明其有能量.
b、電場的基本性質(zhì):電場對放入其中的電荷有力的作用,此力稱電場力.
c、靜電場:靜止電荷的電場.
場有能和力的特性,我們先看電場中力的性質(zhì),它是本章的重要內(nèi)容,先以點(diǎn)電荷為例.
如圖1所示,在+Q電場中A點(diǎn)分別放入電荷 、 、 則它們分別受電場力為:
看看上式,我們可發(fā)現(xiàn)場電荷Q對不同的檢驗(yàn)電荷q有不同的電場力,但只要A點(diǎn)位置不變,F(xiàn)與q的比值就不變.
若換到B點(diǎn),則
從上面分析看出:Q固定則電場的空間分布固定,對于場中某固定點(diǎn), 值僅與Q、r有關(guān),與檢驗(yàn)電荷無關(guān),它反映的是電場的性質(zhì),反映的是電場的強(qiáng)弱,稱場強(qiáng).
(2)電場強(qiáng)度
a、定義:放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng).
b、定義式:
F——電場力國際單位:牛(N)
q——電量國際單位:庫(C)
E——電場強(qiáng)度國際單位:牛/庫(N/C)
c、物理意義;
電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在那里所受的電場力.
d、電場強(qiáng)度是矢量,規(guī)定場強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)所受電場力方向.電場中同一點(diǎn),+q、-q受力方向不同,場強(qiáng)只能有一個(gè)方向,規(guī)定以+q的受力方向?yàn)檎?
例 在圖2中標(biāo)出A、B、C、D四點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向.
正點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度方向沿連線背離+Q;負(fù)點(diǎn)電荷電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度方向
沿連線指向-Q.
e、單位:牛/庫 N/C
借助于點(diǎn)電荷場強(qiáng)推出,可適用于任意電場.
。3)一個(gè)點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)
a、真空中: (與檢驗(yàn)電荷q無關(guān),僅與場電荷Q及r有關(guān))
b、方向:正電荷在該點(diǎn)受電場力方向(以后還會(huì)遇到各點(diǎn)場強(qiáng)大小,方向均相同的勻強(qiáng)電場)
(4)兩個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的疊加原理
如圖3所示,在正點(diǎn)電荷 與負(fù)點(diǎn)電荷 產(chǎn)生的電場中有一點(diǎn)A,求A點(diǎn)的電場強(qiáng)度 ,由電場強(qiáng)度的定義可知, 在數(shù)值上為+1C點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受的電場力.今在A點(diǎn)放 C,q將同時(shí)受到 和 的作用,每個(gè)作用力都能單獨(dú)用庫侖定律求出,就像另一個(gè)電荷不存在一樣,而q受的合力為各分力的矢量和,又因q是1C正電荷,所以它受的電場力在數(shù)值上等于場強(qiáng),也就是說A點(diǎn)的合場強(qiáng)為 與 單獨(dú)在A點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和,這就是電場強(qiáng)度的疊加原理.
用電場強(qiáng)度的疊加原理可以求得任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,任何一個(gè)帶電體不管
其電荷分布多么復(fù)雜,都可以視為由許多點(diǎn)電荷組成,因而可以用場強(qiáng)疊加原理求出它的場
強(qiáng).可以看出,真空中任意多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,僅由場電荷、電場中的位置兩個(gè)因
素決定,而與檢驗(yàn)電荷無關(guān).
。5)比較: 和
a、 是場強(qiáng)的定義式,適用于任何電場.
b、 是點(diǎn)電荷電場中場強(qiáng)的計(jì)算式.
。6)電場強(qiáng)度小結(jié)
a、電場中某點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向,均與該點(diǎn)放不放檢驗(yàn)電荷、放哪種電荷、放多大檢驗(yàn)電荷無關(guān),是電場自身的性質(zhì),與外界因素?zé)o關(guān).對確定的電場來說,在某點(diǎn)放單位正電荷時(shí),它受電場力的大小和方向是確定的.
b、場強(qiáng)
。7)例題
例1 場電荷 C,是正點(diǎn)電荷;檢驗(yàn)電荷 C,是負(fù)電荷,它們相距 m而靜止且都在真空中,如圖4所示.求:
(1)q受的電場力.
。2)q所在的B點(diǎn)的場強(qiáng) .
。3)只將q換為 C的正點(diǎn)電荷,再求 受力及B點(diǎn)的場強(qiáng).
。4)將受力電荷拿去后再求B點(diǎn)場強(qiáng).
解 (1)庫侖定律: N 方向在A與B的連線上,且指向A.
。2)由電場強(qiáng)度的定義: 所以 N/C 方向由A指向B.
。3)由庫侖定律: N 方向由A指向B. N/C 方向由 A指向 B.
。4)因E與q無關(guān),自然 也不會(huì)影響E的大小與方向,所以拿走q后場強(qiáng)不變.
例2 如圖 5(a)所示,點(diǎn)電荷q與 9q靜止于真空中,相距 r,它們均為正電荷,求:
。1)連線中點(diǎn)A的場強(qiáng);
。2)求場強(qiáng)為0的點(diǎn)位置.
解(l)在A點(diǎn)放 C,它受力情況如圖5(c)所示,F(xiàn)為q對 的作用力,9F為
9q對 的作用力,而合力為8F方向指向q,所以
(2)先分析 的點(diǎn)可能的位置范圍,因在該點(diǎn)放+1C時(shí),它受力為零,所以q與9q對+1C作用力一定等大反向,因而兩力共線,由此可以斷定 的點(diǎn)在q與9q的連線上,當(dāng)+1C放于q以左及9q以右的連線上時(shí),它受的兩個(gè)力都同向,因而不可能抵消,所以 的點(diǎn)一定在兩點(diǎn)電荷中間的連線上.
令 的點(diǎn)O距q為 ,如圖(b)所示,+1C電荷在O點(diǎn)受力為零,所以有
(無意義,舍去)
答:(1) 方向指向q.
(2) 的點(diǎn)在q與9q之間,距q為 r/4.
四、說明
1、對于電場強(qiáng)度概念的理解注意:
。1)定義電場強(qiáng)度
無論放正、負(fù)檢驗(yàn)電荷,E的方向定義為+q受力方向,類似于電流方向定義為正電荷移動(dòng)方向,無論是誰移動(dòng)形成電流.
。2)電場強(qiáng)度為自身性質(zhì),與檢驗(yàn)電荷無關(guān).
2、我們研究的電荷均處于真空中,如處于空氣中也可近似認(rèn)為是在真空中.