9.3 电场 电场强度 ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

1、电场 电场强度3 3o复习：表述库仑定律的内容.关于电荷间的静电力，你有哪些未解决的问题？电荷是如何“隔空”施加力的？2FF情境1：你在其中一个船上，没有任何工具，如何让旁边的小船左右摇曳？(无法直接接触)34电风扇和人通过空气彼此相互作用情境2：电扇是如何对人产生作用的？情境3：同名磁极相互排斥.异名磁极相互吸引.磁体间是如何发生相互作用的？问题：你对电荷间的作用机理有何猜测？5SNSN一、电场法拉第认为：电荷在其周围空间激发电场，处在电场中的其他电荷受到的电力是由电场给予的.6A-B电荷电荷AB电场近代物理学理论证实：场是客观存在的一种物质，不同于由原子、分子构成的物质，场是物质存在的另一

2、种形式。场具有能量、动量等属性。静止电荷激发的电场称为静电场.静电场：一是它对置于其中的电荷施加力的作用；二是电场对电荷的作用力对电荷做功，电场具有能量。7场概念的建立是物理学发展过程中的一个里程碑，爱因斯坦评价说“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的最伟大的变革，是由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。”场作为一种全新的研究对象，需要新的物理概念、研究方法和描述手段。8二、电场强度试探电荷在电场中不同位置受到的静电力大小和方向不同，表明不同位置电场的强弱和方向不同.问题：如何描述电场的强弱和方向？9场源电荷电荷量小体积小试探电荷qQ10问题1：电场中各点强弱与是否引

3、入试探电荷有关吗？问题2：将试探电荷置于不同位置.电场力不同.电场的强弱与什么因素有关？问题3：能直接用静电力描述各点电场强弱吗？为什么？ABQ问题4：不同试探电荷在同一场点所受静电力不同.能否找到一个与试探电荷无关的量描述电场强弱？问题5：如何验证上述结论在点电荷电场中是否成立？11试试探电电荷 q2qnq静电电力F2FnFABQ静电力F与试探电荷q的比值F/q是一个大小和方向都与试探电荷无关的矢量，反映了电场本身的性质。物理学中将该比值定义为电场强度，用E表示规定电场中某点的电场强度方向与正试探电荷在该点所受的静电力方向相同12qFE=单位：牛每库(N/C) 伏每米(V/m) 1N/C=1

4、V/m电场强度是描述电场的物理量，即使没有试探电荷，空间中某点的电场强度也是确定的，和试探电荷无关。在静电场中，电场强度不随时间改变。13三、点电荷电场 电场强度的叠加o点电荷的电场问题1：距点电荷r处，电场强度是多大？问题2：画出各位置处电场强度方向.14-Qo电场强度叠加原理多个点电荷所产生的电场在某点的场强等于各点电荷单独存在时所产生的电场在该点场强的矢量和15【例1】等量同种电荷中轴线上的电场强度16yQQ-aaEyo均匀带电球体的电场17r2kQR3kQrE=R rR rrQOrER 课堂练习 1.求出等量异种电荷中轴线上的电场强度数学表达式，定性画出电场强度变化图像。2.半径为R的

5、均匀带电圆环，带电量为+Q，求中心轴线上的电场强度.18q-QQ-aaRx四、电场线由点电荷的电场强度公式和叠加原理原则上可求出任意电荷分布在空间各点产生的电场，实际求解时将会遇到很大困难。另外，电场虽充满空间，却无法看到。为形象地描述电场强度的大小和方向，法拉第引入电场线来描述电场。19电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，做出规定：曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小。电场线越稠密处，电场强度越大；电场线越稀疏处，电场强度越小。20o点电荷的电场线21-o等量异种电荷和等量同种电荷22电荷与电场23电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷

6、电场线在电场中不相交，过空间某点只能画一条电场线电场线是人为画出来的描述电场的工具，电场是客观存在的。24匀强电场o 匀强电场：电场中各点的电场强度大小相等，方向相同问题：匀强电场的电场线有何特点？25课堂小结学完本节课：1.你收获了哪些知识？2.运用了哪些物理思想方法？3.关于电场强度，你还有什么困惑？26作业“练习与应用”必做题：2、3、6选做题：727理论物理学又有新突破法国一个研究小组证明 ,在重力作用下运动的物体不会毫无阻碍地下落 ,而是摇拽的、跳跃式地下落 .这种运动方式与围绕原子核运行的电子相似 .当电子从一个位置向另一个位置运动时 ,它会以跳跃或跃迁的方式进行 .从理论上说 ,

7、这个规律用于处于四种基本力场作用下的所有物质 .不过 ,在重力条件下 ,这种现象极难观测.在极低的温度下 ,中子不带电子 ,移动非常缓慢 ,通常会与质子一块形成原子核 .研究人员设法使中子与除重力外的其它基本力场隔绝进行观察.在上百次的下落运动观察中 ,人们发现中子下落的过程并非一个连续的运动过程 ,而是从一个高度跃迁至另一个高度 ,正如量子理论所预测的一样 .这个发现对于物理学的未来意义深远.通过进一步的研究 ,科学家有可能了解重力是如何形成的 ,以及它在量子世界中的特性 .(本刊资料室 )第 31卷第 4期2002年 4月中学物理教学参考Physics Teaching in Middle

8、 SchoolsVol. 31 No. 4Apr. 2002教材教法为什么两条电场线不能相切?姚琼当(湖南省新晃县第一中学 419200)在电场的教学中 ,我们在讲解两条电场线为什么不能相交时 ,一般都采取教参中的说图 1法 ,即如果两条电场线相交 ,则在交点处电场强度的方向有两个 ,分别为两条电场线在此点的切线方向 ,如图 1所示 .这显然是不可能的 ,所以两条电场线不能相交.这种解释条理非常清楚 ,学生易于接受.但这种解释有一个缺陷 ,那就是不能说明两条电场线为什么不能相切.在如图图 22所示情形中 ,A、B两条电场线相切于P点 ,如果用上述说法来解释 ,则A、B两条电场线的切线方向可能为

9、同一条方向 ,即C所指方向 ,这样 ,在切点P处的电场强度方向也就只有一个.显然 ,上述说法不能解释两条电场线为什么不能相切 ,教参对此也没有说明.我们在教学过程中也很容易忽视这一点 ,学生根据上述解释 ,就很容易得出两条电场线可以相切的错误结论.那我们应该怎样来解释两条电场线为什么不能相切呢?为了使电场线不但能描写场强方向也能描写场强大小 ,我们引入电场线密度的概念.在电场中任一点取一小面元S与该点场强方向垂直 ,设穿过S的电场线有N根 ,则比值N/S叫做该点电场线密度 ,它的意义是通过该点单位垂直截面的电场线根数.在作电场线图时 ,我们总是使电场中任一点的电场线密度与该点场强大小成正比 ,

10、即EN/S,这样电场线密的地方电场强度大 ,电场线稀的地方电场强度小.如图 3所示 ,由电场线的性质图 3有a处电场强度比b处大. 从图 2可知 ,越靠近切点P,S越趋近于零 ,N有限 ,N/S的极限为无穷大 ,则在切点P,E为无穷大 ,这显然是不可能的 ,这就是两条电场线为什么不能相切的原因.在教学过程中可以这样来进行 ,在图 2中 ,A与B两条电场线越靠近切点P,可以认为电场线越来越密 ,电场强度越来越大;在切点P,电场线密度为无穷大 ,即电场强度无穷大 ,这是不可能的 ,所以两条电场线不能相切 .这样进行解释 ,学生易于接受.讲完这一点后 ,紧接着进行总结: 两条电场线为什么不能相交是用

11、到了电场线的一个性质 ,即电场强度的方向沿电场线的切线方向.而解释两条电场线为什么不能相切则用到了电场线的另一性质 ,即电场线的密部场强大、电场线的疏部场强小.20电荷面上电场强度的一般讨论徐劳立(北京工业大学应用数理学院,北京 100022)(收稿日期: 2003212215)摘 要 运用场强叠加方法一般地导出电荷面上的场强.关键词 面电荷;电场强度;叠加原理 对于球对称和柱对称性面电荷,见到用虚功方法计算电荷面上的电场强度1,还可用积分叠加法计算,或者先将面电荷转化为有一定厚度的壳体电荷分布,用高斯定理法求出电荷壳层内的场强分布,然后计算壳体厚度趋于零时的场强平均值.上述几种途径的结论是相

12、同的 电荷面上的电场强度等于电荷面两侧紧邻点场强的平均值.下面试在普遍情况下导出这一结论.图 1在电荷面上取一微小电荷面元S ,厚度h ,其横截面如图1,此电荷面可以是导体表面的自由电荷,也可以是两种不同的电介质分界面的过剩极化电荷.现在讨论S和h趋于零时a , b和c3个点的电场强度的关系.其中b点位于电荷面之中,而a和c位于该电荷面的两侧,这3个点在h趋于零时无限靠近. b点的电场强度是由除了电荷面元S以外的全空间所有电荷产生,记为Eb. a点场强是由全空间所有电荷产生,比b点的场强多了一份S的贡献ES,即Ea= Eb+ ES(1)c点场强也是由全空间所有电荷产生,与a点的差别为在电荷面元S的另一侧,其对c点场强的贡献显然为-ES,即Ec= Eb-ES(2)将上述两式相加可得到结论:电荷面上的电场强度等于电荷面两侧紧邻点场强的平均值,即Eb=Ea+ Ec2(3)由此公式,不难得到球面或无限长柱面电荷上的电场强度.参考文献1 舒幼生.物理学难题集萃.北京:高等教育出版社,1996 ,53295物理与工程 Vol. 14No. 22004