新課標(biāo)魯科版3-1選修三13電場(chǎng)及其描述4(編輯修改稿)
2025-01-14 06:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 學(xué)生討論 （ 教師可提示類比功率或速度大小的比較 ) 教師： 如果我們能夠做更精確的實(shí)驗(yàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)：在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，電場(chǎng)力不僅隨檢驗(yàn)電荷的電量的 減小而減小，隨電場(chǎng)力的增大而增大，而且跟檢驗(yàn)電荷的電量之間存在 定量關(guān)系 。比如：在 A點(diǎn)有 122 定值???? nqnFqFqF AAA ?；在 B點(diǎn)有 222 定值???? nqnFqFqF BBB ? 在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，比值 F／ q是一個(gè)與檢驗(yàn)電荷和電場(chǎng)力無(wú)關(guān)的量，而在電場(chǎng)中不同點(diǎn)，比值一般不同，因而比值反映電場(chǎng)的性質(zhì)。所以我們可以用它來(lái)描述電場(chǎng)，并把它定義為電 場(chǎng)強(qiáng)度。 （ 2） 電場(chǎng)強(qiáng)度 i 定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力與它電量的比值，叫這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。 ii 符號(hào)： E iii 定義公式：qFE?；公式表明 電場(chǎng)中某點(diǎn)的 場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力。 其中 F為試探電荷 q在場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力， E為該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。注意，電場(chǎng) E不是電荷 q產(chǎn)生的，所以 E的大小與 q無(wú)關(guān)。因此不能說(shuō) E與 q成反比，與 F成正比。 iv 單位： N／ C v 規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向。 所以 場(chǎng)強(qiáng)是矢量。 一般電場(chǎng)中不同點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)的大小及方向不同，場(chǎng)強(qiáng)大的地方，電場(chǎng)強(qiáng)，場(chǎng)強(qiáng)小的地方，電場(chǎng) 弱，通常我們也把場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向叫做電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。 由于 我們 是 從一般電場(chǎng)出發(fā)引入場(chǎng)強(qiáng)的定義 的，所以qFE?適用于一切電場(chǎng)。 例 1： 如圖 3所示是某區(qū)域的電場(chǎng)線圖， A、 B、 C是電場(chǎng)中的三點(diǎn)。 a) 說(shuō)明哪點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大？ b) 標(biāo)出 A、 B、 C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。 c) 若在 C點(diǎn)放一負(fù)電荷，標(biāo)出負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力的方向。 答案略。 （ 3） 真空 中點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng) 下面我 們以一個(gè)特殊的電場(chǎng) ——真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為例，分析場(chǎng)強(qiáng)的物理意義。 圖 3 圖 4 圖 6 例 2： 在真空中 A點(diǎn)有一正點(diǎn)電荷 Q=104C， 把試探 點(diǎn)電荷 q=105C的負(fù)電荷置于 B點(diǎn)，它們相距 r=2m，如圖所示。 求： （ 1） q受的電場(chǎng)力 ； （ 2） q所在 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 ； （ 3） 只 將 q點(diǎn)電荷 換成 q/=105C的正電荷， 再求 q/受力和 B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)； （ 4） 將受力電荷拿走，再求 B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。 *（ 5）若將 Q拿走呢？答案略。 解析 :在點(diǎn)電荷 Q形成的電場(chǎng)中 ,距 Q為 r處放入點(diǎn)電荷 q， q受的電場(chǎng)力即庫(kù)侖力F KQqr? 2 ， 根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)定義或該處場(chǎng)強(qiáng)為 E Fq KQr? ? 2（ r可取任意值 ）， 因此 E KQr? 2 即為點(diǎn)電荷在真空中場(chǎng)強(qiáng)公式 ，其中 Q為場(chǎng)源電量 ， r為某點(diǎn)到場(chǎng)源的距離 。 k為靜電常數(shù) 。 +q受力方向即為該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向 （ 如圖所示 ）。 若把 +q換成 q， 所受電場(chǎng)力 方向正與場(chǎng)強(qiáng) 方向相反 ，但仍與圖中相同，說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)不以電荷和力為轉(zhuǎn)移。即正電荷場(chǎng)強(qiáng)向外，負(fù)電荷場(chǎng)強(qiáng)向內(nèi)，離場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)越小。 幾點(diǎn) 注意 : i E KQr? 2 是適用于點(diǎn)電荷在真空中的電場(chǎng) ，但是決定式； 而 E Fq? 適用各種電場(chǎng) ，是定義式，而非決定式 . 場(chǎng)強(qiáng)的大小與方向跟檢驗(yàn)電荷的有無(wú)、電量、電性沒(méi)有關(guān)系。 ii 場(chǎng)強(qiáng)的大小只由場(chǎng)
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