电场强度单位 电场强度

一、教学目标<?xml:namespace prefix =o ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

1.了解电场的概念

2.理解的概念

3.掌握的计算方法

二、重点、难点分析

1.重点是使学生理解的概念及掌握的计算方法。

2.是描述电场性质的物理量之一,这是难点。初学者容易把跟电场力混同起来。

三、主要教学过程

1.复习库仑定律

在真空中两点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,这就是库仑定律。

2.新课引入

任何力的作用都离不开物质,脚踢球,脚对球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的;地球对地表附近物质的作用力是通过重力场――物质;两电荷间相互作用时不直接接触,它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的,这就是电场。

3.教学过程设计

(1)电场

a.电荷周围存在一种特殊物质

提问:既然场是物质,为什么我们看不到呢?

<?xml:namespace prefix =v ns ="urn:schemas-microsoft-com:vml" />答:物质形式实体(由分子组成);看的见,摸的着。

场(形式):看不见,摸不着,不以人的感官意识为转移的客观存在。

例如可见光波长由7000~4000,但还有很多波长的光线我们看不到,但不等于它们不存在。不能以人灯感官为标准判一存在与否。场客观存在的证明是它有力、能的特性。例如重力场对有质量的物体有力的作用,用可对物体做功,说明其能量。电场对放入其的电荷Q也有力的作用,可对Q做功,说明其有能量。

b.电场的基本性质:电场对放入其中的电荷有力的作用,此力称电场力。

c.静电场:静止电荷的电场。

场有能和力的特性,我们先看电场中力的性质,它是本章的重要内容,先以点电荷为例。

如图1所示,在+Q电场中A点分别放入电荷q1、q2、q3则它们分别受电场力为:

A:F1=F2=;F3=<?xml:namespace prefix =w ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:word" />

看看上式,我们可发现场电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力,但只要A点位置不变,F与q的比值就不变。

若换到B点,则

从上面分析看出:Q固定则电场的空间分布固定,对于场中某点固定,值仅与Q、r有关,与检验电荷无关,它反映的是电场的性质,反映的是电场的强弱,称场强。

(2)

a.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的,简称场强。

b.定义式:

E=

F――电场力国际单位:牛(N)

q――电量国际单位:库(C)

E――国际单位:牛/库(N/C)

c.物理意义:

电场中某点的数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。

d.是矢量,规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。电场中同一点,+q、-q受力方向不同,场强只能有一个方向,规定以+q的受力方向为正。

例在图2中标出A、B、C、D四点的的方向。

正点电荷电场中某点方向沿连线背离+Q,负点电荷电场中某点方向沿连线指向-Q。

e.单位:牛/库N/C

E=借助于点电荷场强推出,可适用于任意电场。

(3)一个点电荷电场的场强

a.真空中:E=(与检验电荷q无关,仅与场电荷Q及r有关)

b.方向:正电荷在该点受电场力方向(以后还会遇到各点场强大小,方向均相同的匀强电场)

(4)两个点电荷产生的电场的叠加原理

如图3所法,在正点电荷Q1与负点电荷Q2产生的电场中有一点A,求A点的EA,由定义可知,EA在数值上为+1C点电荷在A点所受的电场力。今在A点放


q=1+C,q将同时受到Q1和Q2的作用,每个作用力都能单独用库仑定律求出,就像另一个电荷不存在一样,而q受的合力为各分力的矢量和,又因为q是1C正电荷,所以它受的电场力在数值上等于场强,也就是说A点的合场强为Q1与Q2单独在A眯产生的场强的矢量和,这就是的叠加原理。

用的叠加原理可以求和任意多个点电荷产生的,任何一个带电体不管其电荷分布多么复杂,都可以视为由许多点电荷组成,因而可以用场强叠加原理求出它的场强。可以看出,真空中任意多个点电荷产生的,仅由场是荷、电场中的位置两个因素决定,而与检验电荷无关。

(5)比较:E=和E=

a.E=是场强的定义式,适用于任何电场。

b.E=是点电荷电场中场强的计算式。

(6)小结

a.电场中某点场强大小和方向,均与该点放不放检验电荷、放那种电荷、放多大检验电荷无关,是电场自身的性质,与外界因素无关。对确定的电场来说,在某点放单位正电荷时,它受电场力的大小和方向是确定的。

定义式:E=数值上等于+1C的电荷受到的电场力,对所有电场都成产。

b.场强方向:正电荷

单位:牛/库(N/C)

决定因素:场电荷、场中位置

叠加原理

(7)例题

例1.场电荷Q=2×10-4C,是正点电荷:检验电荷q=2×10-5,是负电荷,它们相距r=2m而静止且都在真空中,如图4所示。求:

(1)q受的电场力。

(2)q所在的B点的场强EB.

(3)只将q换为=4×10-5C的正点电荷,再求受力及B点的场强。

(4)将受力电荷拿去后再求B点场强。

解:(1)库仑定律:F===9N方向在A与B的连线上,且指向A。

(2)由的定义:E=所以E==4.5×105N/C方向由A指向B。

(3)由库仑定律:==18N方向由A指向B。

E=方向由A指向B。

(4)因E与q无关,自然q=0也不会影响E的大小与方向,所以拿走q后场强不变。

例2如图5(a)所示,点电荷q与9q静止于真空中,相距r,它们均为正电荷,求:

(1)连线中点A的场强EA;

电场强度单位 电场强度

(2)求场强为0的点位置。

解(1)在A点放=1C,它受力情况如图5(c)所示,F为q对的作用力,9F为9q对的作用力,而合力为8F方向指向q,所以

EA=8

方向:向左指向q。

(2)先分析E=0的点可能的位置范围,因在该点放+1C时,它受力为零,所以q与9q的连线上,当+1C作用力一定等大反向,因而两力共线,由此可以断定E=0的点在q与9q的连线上,当+1C放于q以左及9q以右的连线上时,它受的两个力都同向,因而不可能抵消,所以E=0的点一定在两点电荷中间的连线上。

令E=0的点O距q为x,如图(b)所示,+1C电荷在O点受力为零,所以有

答:(1)EA=方向指向q。

(2)E=0的点在q与9q之间,距q为r/4.

四、说明

1.对于概念的理解注意:

(1)定义大小:E=

方向:与正电荷在该点受电场力方向相同

无论放正、负检验电荷,E的方向定义为+q受力方向,类似于电流方向定义为正电荷移动方向,无论是谁移动形成电流。

(2)为自身性质,与检验电荷无关。

2.我们研究的电荷均处于真空中,如处于空气中可近似认为是在真空中。

  

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