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9.3電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度
第九章 靜電場(chǎng)及其應(yīng)用
目錄
01-電場(chǎng)
02-電場(chǎng)強(qiáng)度
03-點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
05-勻強(qiáng)電場(chǎng)
04-電場(chǎng)線
01
電場(chǎng)
電場(chǎng)
思考：力是由于物體相互作用產(chǎn)生的，兩個(gè)沒(méi)有接觸的電荷是通過(guò)什么相互作用而產(chǎn)生的庫(kù)侖力呢？
19世紀(jì)30年代，英國(guó)物理學(xué)家法拉第認(rèn)為電荷周圍存在電場(chǎng)，電荷之間通過(guò)電場(chǎng)而產(chǎn)生相互作用；后被各國(guó)科學(xué)家證實(shí)電場(chǎng)真實(shí)存在。
電場(chǎng)看不見(jiàn)摸不著，但是真實(shí)存在的一種物質(zhì)形式。
電場(chǎng)
電場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷存在力的作用，即電場(chǎng)力；
所以電荷之間的相互作用就是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：即A電荷產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)B電荷產(chǎn)生電場(chǎng)力，B電荷產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)A電荷產(chǎn)生電場(chǎng)力
高中主要研究靜電場(chǎng)，即靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)
+
+
02
電場(chǎng)強(qiáng)度
電場(chǎng)強(qiáng)度
根據(jù)庫(kù)侖定律，兩個(gè)電荷距離不同靜電力大小也不同，我們可以推出那么電場(chǎng)的強(qiáng)弱也隨著距離在發(fā)生變化。
+
+
場(chǎng)源電荷：激發(fā)電場(chǎng)的帶電體帶的電荷，用Q表示，我們要探究其電場(chǎng)的性質(zhì)。
試探電荷：也被稱為檢驗(yàn)電荷，電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷，用q表示；它不會(huì)影響源電荷所激發(fā)的電場(chǎng)，用來(lái)探究電場(chǎng)的性質(zhì)
電場(chǎng)強(qiáng)度
接下采用控制變量法，研究電場(chǎng)的性質(zhì)
+
+
1、保持Q和q不變 ，改變不同的位置，試探電荷所受電場(chǎng)力大小只和距離有關(guān)
2、保持Q不變，q位置不變，改變q電荷量，q受到的電場(chǎng)力大小和q的大小成正比
3、保持q不變，q位置不變，改變Q電荷量，q受到的電場(chǎng)力大小和Q的大小成正比
結(jié)論：
場(chǎng)源電荷激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度，隨著距離增大/減小而減小/增大；
場(chǎng)源電荷激發(fā)出的電場(chǎng)強(qiáng)度只和場(chǎng)源電荷有關(guān)，和試探電荷無(wú)關(guān)；
電場(chǎng)強(qiáng)度
電場(chǎng)強(qiáng)度：
定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F和q的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，用字母E表示。
定義式： 適用一切電場(chǎng) 單位：牛每庫(kù)侖，符號(hào)： N/C
矢量性：物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同，與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相反。
03
點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)推導(dǎo)：
聯(lián)立兩個(gè)公式可得：
1、這是點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式：
Q代表場(chǎng)源電荷，r代表電場(chǎng)中任一位置到場(chǎng)源電荷中心的距離。
E取決于Q以及r ，和試探電荷q無(wú)關(guān)。以Q中心的任一球面上E大小相等。
2、方向：Q＞0，則沿著半徑向外發(fā)散，Q＜0 ，則沿著半徑指向源電荷中心。
+
-
兩種場(chǎng)強(qiáng)公式的區(qū)別
性質(zhì) 適用范圍 式中的意義
定義式 任何電場(chǎng)
q為試探/檢驗(yàn)電荷，F(xiàn)為電場(chǎng)力，E與q、F無(wú)任何關(guān)系
決定式 點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)
Q為場(chǎng)源電荷，r為某個(gè)位置和場(chǎng)源電荷的距離，兩者共同決定了這個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)
點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
由于電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，在多個(gè)場(chǎng)源電荷形成的電場(chǎng)中，某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各場(chǎng)源電荷單獨(dú)在這點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
+
-
P
N
M
請(qǐng)分別定性判斷等量同種/異種電荷連線上的場(chǎng)強(qiáng)變化？以及連線上的中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)變化？
對(duì)于不能看成點(diǎn)電荷的巨大帶電球體或者球殼，在球體外部的場(chǎng)強(qiáng)等效于同等電量的點(diǎn)電荷在相同位置產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)。
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
+
+
M
M
例1、在電場(chǎng)中某點(diǎn)放一檢驗(yàn)電荷，其電量為q，受到的力為F，則該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度
為 那么（ ）
A、若移去檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)榱悖?br/>B、若該點(diǎn)放一電量為4q的檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)镋/4；
C、該點(diǎn)放一電量為6q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度仍為E；
D、該點(diǎn)放一電量為3q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為3E.
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
C
【例2】關(guān)于電場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是（　　）
A、 ，若q增加1倍，則該處電場(chǎng)強(qiáng)度為原來(lái)的0.5倍
B、 中，E與Q成正比，而與r2成反比
C、以場(chǎng)源電荷為心心，以r為半徑的球面上，處處場(chǎng)強(qiáng)均相同
D、電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向就是所有該點(diǎn)所放電荷受到的電場(chǎng)力的方向
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
B
【例3】如圖所示，A、B、C三點(diǎn)是直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，∠B＝30°，現(xiàn)在A、B兩點(diǎn)放置兩點(diǎn)電荷qA、qB，測(cè)得C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向與AB平行，則qB帶________電，qB∶qA＝________.
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
正
8：1
04
電場(chǎng)線
為了能夠形象的描述電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小，法拉第提出了電場(chǎng)線的概念
電場(chǎng)線：畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上的每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。
電場(chǎng)線
常見(jiàn)的幾種電場(chǎng)線分布如下：
電場(chǎng)線
單獨(dú)的正負(fù)電荷的電場(chǎng)線
等量同種電荷和異種電荷的電場(chǎng)線
結(jié)合點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式以及電場(chǎng)線的分布情況，我們可以得到以下幾點(diǎn)：
電場(chǎng)線
1、電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處出發(fā)終止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處。
2、同一情境中，電場(chǎng)線分布密集的位置，場(chǎng)強(qiáng)大，稀疏的位置，場(chǎng)強(qiáng)小。
3、電場(chǎng)線不相交且不是封閉的曲線。
思考：
請(qǐng)根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況，分別定性判斷等量同種/異種電荷連線上的場(chǎng)強(qiáng)變化？以及連線上中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)變化？
電場(chǎng)線
等量同種電荷
1、從O點(diǎn)沿水平直線向兩側(cè)，場(chǎng)強(qiáng)先增大再減小，方向相反，且發(fā)生一次方向變化
2、從O點(diǎn)沿豎直線向兩側(cè)，場(chǎng)強(qiáng)先增大再減小，方向相反。
O
等量異種電荷
1、從O點(diǎn)沿水平直線向兩側(cè)，場(chǎng)強(qiáng)先增大再減小，方向相同且發(fā)生一次變化
2、從O點(diǎn)沿豎直線向兩側(cè)，場(chǎng)強(qiáng)一直減小，方向沿水平方向且不變。
O
勻強(qiáng)電場(chǎng)
勻強(qiáng)電場(chǎng)：
電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，電場(chǎng)線平行且間距相等。
勻強(qiáng)電場(chǎng)
【例4】多選.以下說(shuō)法中正確的是 (　　)
A.電場(chǎng)和電場(chǎng)線都是客觀存在的物質(zhì)，因此電場(chǎng)線不僅能在空間相交，也能相切
B.在電場(chǎng)中，未繪制電場(chǎng)線的區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度不一定零
C.同一試探電荷在電場(chǎng)線稀疏的地方所受靜電力要小
D.電場(chǎng)線是客觀存在的,用以形象表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。
BC
勻強(qiáng)電場(chǎng)
【例5】多選. 如圖為真空中兩點(diǎn)電荷A、B形成的電場(chǎng)中的部分電場(chǎng)線，已知該電場(chǎng)線關(guān)于圖中虛線對(duì)稱，O點(diǎn)為A、B兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，a、b為A、B兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（　　）
A．A、B不可能為等量異種電荷
B．A、B可能為電荷量不相等的正電荷
C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處雖然無(wú)電場(chǎng)線，但是電場(chǎng)強(qiáng)度不為零
D．把一正電荷分別放在a、b兩點(diǎn)，所受的電場(chǎng)力相同
AC
下課再見(jiàn)

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