1.3电场强度 学案(2020年粤教版高中物理选修3-1)
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1、第三节第三节 电场强度电场强度 学科素养与目标要求 物理观念:1.知道电场是客观存在的一种特殊物质.2.掌握电场强度的概念、公式及方向的规 定.3.知道电场线,熟记几种常见电场的电场线 科学思维:1.领悟比值定义法定义物理量的特点.2.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导 点电荷场强的计算式,并能进行有关的计算.3.在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和 知识的迁移能力 一、电场 1电荷的周围存在电场带电体间的相互作用是通过周围的电场发生的,场是物质存在的形 式之一 2电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用 二、电场的描述 1试探电荷:放入电场中探测电场是否存在及强弱的电荷,试探电荷的电
2、荷量及线度都应足 够小 2电场强度: (1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的电场力与它的电荷量的比值,简称场强,用 E 表 示 (2)公式:EF q. (3)方向:与正电荷在该点所受电场力的方向相同 (4)单位:牛/库,符号为 N/C. 3真空中点电荷的场强: (1)场强公式:EkQ r2,其中 k 是静电力常量,Q 是场源电荷的电荷量 (2)方向:如果以 Q 为中心作一个球面,当 Q 为正电荷时,E 的方向沿半径向外;当 Q 为负 电荷时,E 的方向沿半径向内 4匀强电场:电场中各点的场强大小和方向都相同 5电场强度的叠加: 场强是矢量,如果在空间同时存在多个点电荷,某点的场强等于各个点
3、电荷单独在该点产生 场强的矢量和 三、怎样“看见”电场 1法拉第最早提出用电场线的方法来表示电场 2电场线:在电场中画出的一系列的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向 一致 3电场线的特点: (1)电场线的疏密程度反映电场的强弱,电场越强的地方,电场线越密 (2)电场线从正电荷或无限远出发,到负电荷终止或延伸到无限远 (3)匀强电场电场线的特点 概念:如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同,这个电场就叫做匀强电场 特点:a.电场方向处处相同,电场线是平行直线 b场强大小处处相等,电场线间隔距离相等 实例:相距很近、带有等量异号电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外),就是匀强
4、 电场 1判断下列说法的正误 (1)根据电场强度的定义式 EF q可知,E 与 F 成正比,与 q 成反比() (2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同,当该点放置负电荷时,场强反向() (3)由 EkQ r2 知,在以 Q 为球心、r 为半径的球面上,各处场强相同() (4)若空间只有两个点电荷,则该空间某点的场强等于这两个点电荷单独在该点产生的电场强 度的矢量和() 2在静电场中的某一点 A 放一个试探电荷 q110 10 C,q 受到的静电力为 1108 N, 方向向左,则 A 点的场强的大小为_,方向_;如果从 A 点取走 q,A 点场强 大小为_ 答案 100 N/C 向右 1
5、00 N/C 解析 由题意知,q110 10 C,F1108 N, 由场强的定义知 A 点的场强的大小为: E F |q| 110 8 110 10 N/C100 N/C, 场强方向与负电荷在 A 点所受静电力方向相反,所以 A 点的场强方向向右;电场强度是反映 电场性质的物理量,与有无试探电荷无关,把这个试探电荷取走,A 点的电场强度不变,仍 为 100 N/C. 一、电场强度 (1)电场的基本性质是什么?如何去探究电场的这种性质? (2)在空间中有一电场,把一带电荷量为 q 的试探电荷放在电场中的 A 点,该电荷受到的静电 力为 F.若把带电荷量为 2q 的点电荷放在 A 点,则它受到的静
6、电力为多少?若把带电荷量为 nq 的点电荷放在该点, 它受到的静电力为多少?电荷受到的静电力 F 与电荷量 q 有何关系? 答案 (1)电场对放入其中的电荷有力的作用可在电场中放一试探电荷,通过分析试探电荷 的受力研究电场的性质 (2)2F,nF.F 与 q 成正比,即 F 与 q 的比值为定值 1电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的,与试探电荷无关 2电场强度是矢量,其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同,与在该点的负电荷所 受静电力的方向相反 3公式 EF q可变形为 FqE:正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同,负电荷所受静 电力方向与电场强度方向相反 例 1 (2018 北
7、师大附中高二上期中)电场中有一点 P,下列说法正确的是( ) A若放在 P 点的试探电荷的电荷量加倍,则 P 点的场强加倍 B若 P 点没有试探电荷,则 P 点的场强为零 CP 点的场强越小,则同一电荷在 P 点受到的电场力越小 DP 点的场强方向就是试探电荷在该点的受力方向 答案 C 解析 若放在 P 点的电荷的电荷量加倍,则 P 处电荷受到的电场力会加倍,而此处的电场强 度却不变,即使不放电荷,电场强度仍保持不变,故 A、B 错误;电场力由电场强度与电荷 量决定,P 点的场强越小,则同一电荷在 P 点受到的电场力一定越小,故 C 正确;P 点的场 强方向为放在该点的正电荷所受电场力方向,故
8、 D 错误 例 2 如图 1 所示,在一带负电的导体A 附近有一点B,如在B 处放置一个q12.010 8 C 的点电荷,测出其受到的静电力 F1大小为 4.010 6 N,方向如图,则: (1)B 处场强多大?方向如何? (2)如果换成一个 q24.010 7 C 的电荷放在 B 点,其受力多大?此时 B 处场强多大? (3)如果将 B 处电荷拿走,B 处的场强是多大? 图 1 答案 (1)200 N/C 方向与 F1方向相反 (2)8.010 5 N 200 N/C (3)200 N/C 解析 (1)由场强公式可得 EB F1 |q1| 4.010 6 2.010 8 N/C200 N/C
9、,因为是负电荷,所以场强方 向与 F1方向相反 (2)q2在 B 点所受静电力大小为 F2q2EB4.010 7200 N8.0105 N, 此时 B 处场强大小仍为 200 N/C. (3)某点场强大小与有无试探电荷无关,故将 B 处电荷拿走,B 点场强大小仍为 200 N/C. 学科素养 以上两题通过电场强度定义式及其变式的应用,使学生进一步理解比值定义法, 并掌握电场强度的决定因素,较好地体现了“物理观念”的学科素养 二、点电荷的电场 电场强度的叠加 (1)如图所示,在正点电荷 Q 的电场中有一试探电荷 q 放于 P 点,已知 P 点到 Q 的距离为 r, Q 对 q 的作用力是多大?Q
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