3 13 2電場強度電場線靜電遮蔽

2022-10-18 00:57:03 字數 4195 閱讀 4628

[達標要求]

1.知道電荷間的相互作用是通過電場發生的,知道電場是客觀存在的一種特殊物質形態.

2.理解電場強度的概念及其定義式,會根據電場強度的定義式進行有關的計算.知道電場強度是向量,其方向是怎樣規定的.

3.能根據庫侖定律和電場強度的定義式推導點電荷場強的計算式,並能用此公式進行有關的計算.

4.知道電場的疊加原理,並應用這個原理進行簡單的計算.

5.知道什麼是電場線,知道用電場線可以形象地表示電場的方向和強弱.

6.知道乙個點電荷、兩個等量點電荷、點電荷與帶電平行板間的電場線的分布.知道什麼是勻強電場,以及勻強電場的電場線的分布.

7.了解靜電遮蔽現象.

[認知要點]

一、基本知識

1.電場強度

(1)定義:放入電場中某點的電荷所受的電場力f與它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強.即:

①電場強度的單位:牛頓/庫侖(n/c).

②電場強度的大小:電場中某點的場強在數值上等於單位電荷在該點受到的電場力.

③電場強度是向量:規定電場中某點場強的方向為正電荷在該點受到的電場力的方向.

④場強的大小與方向跟試探電荷的有無、電量、電性沒有關係.

(2)真空中點電荷電場的場強

如圖13-2-1所示,q為放在真空中的點電荷,

①場強的大小只由場源電荷和場點到場源的距離來決定;

②離場源電荷越近的點場強越大,離場源電荷越遠的點場強越小.

(3)場強的疊加,遵循平行四邊形法則.如圖13-2-2所示.

2.電場線

(1)概念:電場線上每一點的切線方向表示該點的場強方向,電場線的疏密表示場強的大小.

(2)電場線的特點

①電場線總是從正電荷出發,終止於負電荷或無窮遠,如果只有負電荷,則電場線來自無窮遠,終止於負電荷.

②任意兩條電場線都不會相交.

③電場線並不是電場中真實存在的曲線,它只是我們為了形象地描述電場而引入的.

3.靜電平衡狀態

(1)靜電感應現象的產生原因:放在電場中的導體,導體內自由電荷在電場力作用下定向移動,使電荷重新分布,產生靜電感應現象.

(2)靜電平衡狀態:導體中(包括表面)沒有電荷定向移動的狀態叫做靜電平衡狀態.

(3)靜電遮蔽.

二、例題精析

[例1]點電荷q置於a點,電荷量為2×10-4c,是正點電荷;試探電荷q=2×10-5 c置於b點,是負點電荷,ab兩點相距r=2m而靜止且都在真空中,求:

(1)q受的電場力;

(2)q所在的b點的場強eb;

(3)只將q換為q′=4×10-5c的正點電荷,再求q′受力及b點的場強;

(4)將受力電荷拿去後再求b點場強.

解析:(1)由庫侖定律,有:f=,

方向在a與b的連線上,且指向a.

(2)由真空中點電荷電場強度的公式,有:

,方向由a指向b.

(3)因為電場強度是描述電場性質的物理量,與引進的試探電荷無關.

故,方向由a指向b.

(4)同(3),方向由a指向b.

[例2]圖13-2-3a中,ab是某點電荷電場中的一條電場線,圖13-2-3b是放在電場線上a、b兩點的點電荷的電量與所受電場力f的函式圖象,已知a、b分別與a和b等距離,並設沿a到b的方向為力的正方向. 由此可以判定該電場可能是

a.正點電荷電場,且該點電荷位於a側

b.負點電荷電場,且該點電荷位於b側

c.兩等量異種點電荷電場,正負電荷分別位於a側和b側

d.兩帶電平行金屬板間的勻強電場,且正負帶電板分別位於a側和b側

解析:在圖13-2-3b中兩直線的斜率分別表示在a、b兩點的f與q的比值,即表示ea和eb,由圖可知ea>eb. 因為q是正電荷,其所受電場力方向與場強方向相同,所以,該電場的場強方向由a指向b.

總結以上分析可知,該電場的電場線分布的特點應是:由a側指向b側,且a側的電場線密,或a點的電場線比b點的電場線密. 由此可知,若該電場是正點電荷電場,a側應為場源.

故a正確.

若該電場的負點電荷電場,由電場線方向判斷場源應在b側,但此時應b側電場線密,與上述特點不符,假設不成立. 故b錯.

若該電場是等量異種電荷電場,由電場線方向判斷,a側和b側應分別為正負點電荷,但此時a、b兩處因對稱關係電場線疏密相同,與上述特點不符,假設不成立,故c錯.

若該電場是勻強電場,電場線疏密相同,與上述特點不符,假設不成立,故d錯.

所以本題正確答案為a.

[例3]如圖13-2-4所示,m、n是帶電量為q的等量異種電荷,o點為m、n連線的中點,a、b兩點均在om段,b點在a點的右側,則o、a、b三點處的場強大小判斷正確的是:

a.eo> ea>ebb.ea > eo > eb

c.eo > eb > ead.ea > eb > eo

解析:根據等量異種電荷周圍電場分布的特點:越靠近兩電荷電場線越密集,即電場強度越大,故ea > eb > eo ,故d答案正確.

[益智演練]

1. 下列關於電場強度的敘述正確的是 ( )

a.電場中某點的場強在數值上等於單位電荷受到的電場力

b.電場中某點的場強與該點試探電荷所受電場力成正比

c.電場中某點的場強的方向就是試探電荷在該點所受電場力的方向

d.電場中某點的場強與該點有無試探電荷無關

2.下列關於電場強度的兩個表示式e=f/q和e=kq/r2,下列說法中正確的是( )

a.e=f/q是電場強度的定義式,f是放入電場中的電荷所受的力,q是產生電場的電荷的電荷量

b.e=f/q是電場強度的定義式,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荷量,它適用於任何電場

c.f=kq/r2是點電荷場強的計算公式,q是產生電場的電荷的電量,它不適用於勻強電場

d.從點電荷場強計算式分析,庫侖定律中是點電荷q2產生的電場在點電荷q1處的場強大小,而是點電荷q1產生的電場在點電荷q2處的場強大小

3. 如圖13-2-5所示,在乙個電場中a、b、c、d四點引入試探電荷時,測得的試探電荷電量跟它所受電場力的函式關係影象,那麼下述說法正確的是( )

a.a、b、c、d四點的場強大小關係是ec>eb=ed>ea

b.a、b、c、d四點的場強大小關係是ed>ea>eb>ec

c.a、b、c、d四點的場強大小關係是ea>eb>ec>ed

d.該電場是勻強電場

4. a、b兩球質量均為m,所帶電荷量分別為q和-q,而球間用絕緣細線聯結,甲球用絕緣細線懸掛在天花板上,在兩球所在空間有方向向左的勻強電場,電場強度為e,平衡時,細線都被拉緊,則平衡位置可能是圖13-2-6中的 ( )

a.ab.bc.cd.d

5. 如圖13-2-7所示,在正六邊形的a、c兩個頂點上各放一帶正電的點電荷,電量的大小都是q1,在b、d兩個頂點上,各放一帶負電的點電荷,電量的大小都是q2,q1> q2.已知六邊形中心o點處的場強可用圖中的四條有向線段中的一條來表示,它是哪一條?

( )

a.e1 b.e2 c.e3 d.e4

6. 如圖13-2-8所示,豎直絕緣牆壁上的q處有一固定的質點a,在q正上方的p點用絲線懸掛另一質點b,a、b兩質點因為帶同種電荷而相互排斥,致使懸線與豎直方向成θ角.現由於漏電使a、b兩質點的帶電量逐漸減少,在電荷漏完之前,懸線對懸點p的拉力大小( )

a.保持不變b.先變小後變大c.逐漸減小d.逐漸增大

7.如圖13-2-9所示,在一直線上相距d的a、b兩點分別置有同種等量點電荷q1、q2,q1=q2=q.直線外一點m與這兩個點電荷距離相等,且成120°角,為使m點電場強度為零,可以在ab中點n處置一異種電荷q3,此點電荷q3的電荷量應為

8.如圖13-2-10所示,在勻強電場中,有一輕質棒,一端固定在乙個可以轉動的軸上,另一端固定有乙個大小可以忽略的質量為m的帶電荷量為q的小球,當棒靜止後與豎直方向的夾角為θ,則勻強電場的場強為 e

9.如圖13-2-11所示,兩根長為l的絲線下端懸掛一質量為m,帶電荷量分別為+q和-q的小球a和b,處於場強為e,方向水平向左的勻強電場之中,使長度也為l的連線ab拉緊,並使小球處於靜止狀態.求e的大小滿足什麼條件才能實現上述平衡狀態.

[學後反思]

1、明確電場強度是從力的角度描述電場;理解電場強度的向量特點;

2、掌握電場空間分布特點,理解電場線形象描述電場;

3、靜電遮蔽的實際應用以及與生產、生活的聯絡,要求學生要善於理論聯絡實際.

13-2益智演練參***

1. ad 2. bcd 3. a 4. a 5. b 6. a

7. q3=q/4

8.;9..

電場 電場強度和電場線

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