高中第1章 静电力与电场强度第4节 点电荷的电场 匀强电场评课ppt课件

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第4节点电荷的电场 匀强电场
在实际问题中，通常需要知道电荷产生的电场分布情况。那么，怎样确定电荷产生的电场分布情况呢？本节将认识一些常见的电场分布。
根据库仑定律和电场强度的定义式，可推导出点电荷所形成的电场中任意点的电场强度。如图 1-20 所示，将点电荷Q 置于 O 点，另取一任意点 P，与 O 点的距离为 r，把一个试探电荷 q 放在 P 点，由库仑定律可知，它受到的静电力大小为
这就是点电荷电场的电场强度大小的表达式。从公式可知，点电荷 Q产生的电场中某点电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比。当 点电荷Q 为正电荷时，电场强度方向沿 r 向外，如图 1-20（a）所示；当点电荷 Q为 负电荷时，电场强度方向沿 r 向内，如图 1-20（b）所示。
如图 1-22 所示，有两个相距 l 的等量异种点电荷 -q 和 +q。O 点为两点电荷连线的中点，P 为连线延长线上的一点，与 O 点相距 r 。试求 P 点的电场强度。
根据场强叠加原理，P 点处的电场强度等于两个点电荷在该处电场强度的矢量和。两个点电荷的电荷量大小相等，P 点到 +q 的距离小于到 -q 的距离，由点电荷的电场强度公式可知，+q 在 P 点的电场强度大于 -q 在 P 点的电场强度，合场强的方向与 +q 在该点电场强度的方向相同。
二者的方向相反，它们的合场强大小为
电场强度的方向水平向右。
若P点到中心O点的距离 r 远大于两点电荷间距 l，则 P 点的电场强度多大？
运用场强叠加原理 进行矢量运算，与力学中进行矢量运算的方法相同。一般是先确定相关物理量的大小和方向，再根据矢量运算法则进行计算。
如果条件不变，请计算图 1-22 中两个等量异种点电荷连线的中垂线上与 O 点距离为r的某点的电场强度。
除了点电荷的电场外，两块大小相同、相距很近、相互正对且分别带有等量异种电荷的金属板之间的电场，也是一种 常 见 的 电 场。 如 图 1-23 所 示 的 两 金 属板之间的电场，除边缘外，其内部的电场强度大小处处相等、方向处处相同。物理学中把电场强度大小和方向都处处相同的电场称为匀强电场。
油滴在电场力与重力作用下处于平衡状态，据二力平衡可求出油滴电荷量，进而可求出油滴电荷量与电子电荷量大小的比值.
油滴在电场力与重力的作用下平衡，有
油滴电荷量与电子电荷量大小的比值为 2.8.
历史上，密立根油滴实验得出：油滴电荷量是电子电荷量的整数倍。因实验有误差，每次具体量得出的结果不一定是整数倍，整数倍的结果是通数据处理分析后得出的。
在一定条件下，利用带电体在电场中的平衡状态还可以确定电场强度。 如图 1-25 所示，一绝缘细线上端固定，下端拴一质量为 m、电荷量为 -q 的小球。将它置于水平方向的匀强电场中，当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡状态。求匀强电场的大小和方向。
密立根（R.Millikan，1868—1953，图 1-26），美国物理学家。他最早通过实验测出了电子电荷量的大小，并因此荣1923 年诺贝尔物理学奖。 密立根油滴实验还证明了带电微粒的电荷量的大小都是e的整数倍。大量实验表明，无论是原子核、离子等微观粒子，还是宏观物体所带电荷量的大小，都是e的整数倍，这个结论通常称为电荷的量子化。
4.做密立根油滴实验时，要使重 1.5×10-15 N、电荷量为电子电荷量 3 倍的油滴悬浮在两块平行板之间，电场强度需多大？
5.如图所示，在真空中用等长的绝缘细线分别悬挂正电荷A 和负电荷 B，其电荷量皆为 q。在水平方向的匀强电场作用下，两细线保持竖直，此时 A、B 间的距离为 l。求该匀强电场的电场强度。
6. 两个点电荷相距 l，一个带正电、电荷量大小为 Q₁，另一个带负电、电荷量大小为 Q₂，Q₁ = 2Q₂。E₁和 E₂ 分别表示两个点电荷各自在某位置产生的电场强度的大小。在Q₁ ，Q₂，所在直线上，E₁ =E₂ 的位置有几个？这些位置的电场强度的大小分别是多少？