2023年高中磁感应强度教学设计(实用8篇)

时间:2023-10-15 作者:雅蕊2023年高中磁感应强度教学设计(实用8篇)

理想是人们心中的星星,照亮着前行的路途。另外,可以借鉴他人的成功经验和故事,来激励自己不断努力和进步。以下是一些成功企业家的理想实现之路,让我们一起来看看他们是如何创造奇迹的。

高中磁感应强度教学设计篇一

根据正电荷受电场力方向和电场强度的'方向相同,负电荷受电场力方向和电场强度的方向相反确定电场方向。物理上规定,在电场中,正电荷所受的电场力方向与该处电场方向相同;负电荷所受的电场力方向与该处电场方向相反。也就是说,电场力方向一定与电场方向在同一直线上,要么同向,要么反向。

等势面

电场强度方向是电场中电势降低最快的方向,画出等势面,电场线和等势面垂直。由电场线和等势面关系可知,电场线与等势面始终垂直,并且沿电场方向,电势在减小。但电势降低的方向并不一定是电场方向,而应表达为电势降低电快(单位距离上电势差最大)的方向才是电场强度的方向。

场源电荷法

在正的场源电荷周围电场中,电场的方向是背离正场源电荷;在负的场源电荷周围电场中,电场的方向是指向负场源电荷。

高中磁感应强度教学设计篇二

电场强度公式及推导式:

1、e=f/q,电场强度定义式,电场强度的定义:放入电场中某点的电荷所受静电力f跟它的电荷量比值,其大小用e表示,e=f/q。

2、e=kq/r^2,点电荷的电场强度,只适用于点电荷场强的计算。k为静电力常量,q为场源电荷电荷量,r是离场源电荷的距离。点电荷在某点产生的场强与场源电荷成正比,与离场源电荷的距离的平方成反比。

3、e=u/d,匀强电场的电场强度与电压的关系。u为匀强电场中两点间的'电势差,d为这两点间沿场强方向的距离。此公式也可以用于非匀强电场中某些量的定性判断。

4、电场强度是矢量,以上三个公式一般都只是用来计算场强的大小,场强的方向需要另外判断。

高中磁感应强度教学设计篇三

一、教学目标

1.了解电场的概念

2.理解电场强度的概念

3.掌握电场强度的计算方法

二、重点、难点分析

1.重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。

2.电场强度是描述电场性质的物理量之一,这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。

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?

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=

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)电场强度

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电场强度,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――电场强度国际单位:牛/库(n/c)

c.物理意义:

电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。

d.电场强度是矢量,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四点的电场强度的方向。

正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离+q,负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向-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

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,这就是电场强度的叠加原理。

用电场强度的叠加原理可以求和任意多个点电荷产生的电场强度,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电场强度,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)电场强度小结

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)由电场强度的定义:e=所以e==4.5×105n/c方向由a指向b。

(3

高中磁感应强度教学设计篇四

第二节电场电场强度

一、教学目标

1.了解电场的概念

2.理解电场强度的概念

3.掌握电场强度的计算方法

二、重点、难点分析

1.重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。

2.电场强度是描述电场性质的物理量之一,这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。

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?

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=

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)电场强度

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电场强度,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――电场强度国际单位:牛/库(n/c)

c.物理意义:

电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。

d.电场强度是矢量,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四点的电场强度的方向。

正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离+q,负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向-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

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,这就是电场强度的叠加原理。

用电场强度的叠加原理可以求和任意多个点电荷产生的电场强度,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电场强度,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)电场强度小结

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)由电场强度的定义: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;

(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

高中磁感应强度教学设计篇五

1.了解电磁感应现象的发现过程

2.了解奥斯特、法拉第等科学家的科学思维方法

4.知道穿过某一面积的磁通量大小也可以用穿过这一面积的磁感线多少来表示,且与磁感线怎样穿过(垂直该面或倾斜该面穿过)无关,如果有一条磁感线穿过某一面积但又穿过来一条,则穿过这一面积的磁通量为零。

5.知道磁通量的变化 等于末磁通量 与初磁通量 的差,即

6.理解产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。

穿过闭合电路的磁通量发生变化,有两个要点,一是闭合电路,二是磁通量变化;与穿过闭合电路的磁通量有无,多少无关,只要磁通量变化,闭合电路中就有感应电流,不变就没有。如图1所示,闭合线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴转动,当线圈平面与磁场垂直时,穿过线圈平面的磁通量最大,但此时磁通量不变,线圈中无感应电流(可用示波器观察)。

1、定义: 的现象称为电磁感应现象。在电磁感应现象中所产生的电流称为 。

2、到了18世纪末,人们开始思考不同自然现象之间的联系,一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系,经过艰苦细致地分析、试验, 发现了电生磁,即电流的磁效应; 发现了磁生电,即电磁感应现象。

3、 在电磁感应现象中产生的电动势称为 ,产生感应电动势的那段导体相当于 ;

4、产生感应电流的条件是: 。

5、判断感应电流的方向利用 或 ,但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,后者可应用于一切情况。

例1 如图2所示,两个同心圆形线圈a、b在同一水平面内,圆半径 ,一条形磁铁穿过圆心垂直于圆面,穿过两个线圈的磁通量分别为 和 ,则:

, , ,(d)无法判断

例2 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图3所示,抛物线的方程是 ,下部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是 的直线(图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上 (ba)处以速度v沿抛物线自由下滑,假设抛物线足够长,金属块沿抛物线下滑后产生的总热量是:

分析:金属块可以看成一圈一圈的线圈组成的,线圈在进、出磁场的过程中,穿过线圈的磁通量变化,有感应电流产生,金属块的机械能越来越少,上升的最大高度越来越小,最后限定在磁场内运动,由能量守恒定律 ,所以d正确。

1、1831年8月29日,法拉第终于取得突破性进展。这次他用一个软铁圆环,环上绕两个互相绝缘的线圈a和b,如图4所示,他在日记中写道:“使一个有10对极板,每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈,或更确切地说把b边的线圈的两个端点连接,让铜线通过一个距离,恰好经过一根磁针的上方(距铁环3英尺远)然后把电池连接在a边线圈的两端;这时立即观察到磁针的效应,它振荡起来,最后又停在原先的位置上,一旦断开a边与电池的连接,磁针再次被扰动。”(以上载自郭奕玲 沈慧君所著物理学史,清华大学出版社)

在法拉第的这个实验中,(1)电路的连接是:a线圈与 ,b线圈 。法拉第观察到的现象是: (2)线圈与电源接通时,小磁针 ,说明另一个线圈中产生了 。并且最后小磁针又 。

2、下列说法正确的是:

(a)导体在磁场中运动时,导体中一定有感应电流

(b)导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中一定有感应电流

(c)只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中一定有感应电流产生

(d)只要穿过闭合电路磁通量发生变化,电路中一定有感应电流

3、关于电磁感应现象,下列说法正确的是:

(a)导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流

(b)导体垂直磁场运动,导体内一定会产生感应电流

(c)闭合电路在磁场中作切割磁感线运动,电路内一定会产生感应电流

(d)穿过闭合电路的.磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电流

4、关于电磁感应现象,下列说法中正确的是:

(b) 闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生

(c) 闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流

(d) 穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流

(e) 穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时,电路中有感应电流

[能力训练]

1、如图5所示,条形磁铁穿过一闭合弹性导体环,且导体环位于条形磁铁的中垂面上,如果把导体环压扁成椭圆形,那么这一过程中:

(b) 穿过导体环的磁通量减少,有感应电流产生

(c) 穿过导体环的磁通量增加,有感应电流产生

(d) 穿过导体环的磁通量变为零,无感应电流

(e) 穿过导体环的磁通量不变,无感应电流

2.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图6所示的运动,线圈中有感应电流的是:

(e) 两电流同向且不断增大 (b)两电流同向且不断减小

(c)两电流反向且不断增大 (d)两电流反向且不断减小

(a)线圈不动,磁铁插入线圈 (b)线圈不动,磁铁拔出线圈

(c)磁铁插在线圈内不动 (d)磁铁和线圈一块平动

5、一个处在匀强磁场中的闭合线圈中有一定的磁通量穿过,能使该回路产生感应电流的是:

a 改变磁场的磁感应强度

b 改变回路平面与磁场方向的夹角

c 改变闭合线圈所围成的面积

d 线圈在磁场中平移

6、如图9所示,直导线中通以电流i,矩形线圈与电流共面,下列情况能产生感应电流的是:

(a) 电流i增大 (b)线圈向右平动

(c)线圈向下平动 (d)线圈绕ab边转动

7、如图10所示,线圈abcd在磁场区域abcd中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生:

(a)把线圈变成圆形(周长不变)

(b)使线圈在磁场中加速平移

(c)使磁场增强或减弱

(d)使线圈以过ad的直线为轴旋转

8、闭合矩形线圈跟磁感线方向平行,如图11所示,下列那种情况线圈中有感应电流:

(a) 线圈绕ab轴转动

(b)线圈垂直纸面向外平动

(c)线圈沿ab轴向下移动

(d)线圈绕cd轴转动

9、如图12所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈中产生感应电流,下列方法可行的是:

(a)以ab为轴转动

(b)以 为轴转动

(c)以ad为轴转动 (小于60)

(d)以bc为轴转动(小于 )

10、如图13所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合弹簧线圈,若把线圈四周向外拉,使线圈包围的面积变大,这时:

(a) 线圈中有感应电流 (b)线圈中无感应电流

(c)穿过线圈的磁通量增大 (d)穿过线圈的磁通量减小

______________________________________

________________________________________________________________________________ 。

自主学习:1.利用磁场产生电 感应电流2.法拉第 3.感应电动势 电源

4.穿过闭合电路的磁通量发生变化 5.右手定则 楞次定律

针对训练 1.(1)电源连接 两端点连在一起

(2)振荡(振动) 感应电流 停在原位置

2.d 3.d

能力训练 1.b 2.a

8.a

高中磁感应强度教学设计篇六

在讲电场强度这一部分时,我将这部分内容的教学设计分为了三部分:

(1)对电场强弱和方向的认识

研究电场的性质从静电力入手。原因是,电场最明显的特征是它对电场中的电荷有静电力的作用。

(2)寻找描述电场性质的物理量

首先,让学生明确试探电荷所受的静电力(电场力)不能描述电场的强弱,或者说不能描述电场的性质。原因是,根据库仑定律,不同的试探电荷在电场中同一点所受的电场力不同。

其次,要寻找的描述电场性质的物理量必须与试探电荷无关,这一物理量应该与场源电荷和距场源电荷的距离有关。

用比值定义物理量是一种非常重要的科学方法,在这节课的教学过程中充分展示了比值的物理意义,引导学生体会这种方法的精辟和严谨。学生尽管已经接触过密度、速度等用比值定义的物理量,但是对用比值定义物理量的认识还比较肤浅,他们常常从数学的角度去认识这个比例式。容易出现像“速度越大加速度越大”之类的错误。因此,本节课充分引导学生认识这个比例式的物理意义,让学生在多次接触中逐步体验用比值定义物理量的方法。

(3)电场强度方法的规定

本节课,通过纠正如“试探电荷在电场中某点受到的静电力的方向就是该点的电场强度方向”的错误认识,帮助学生理解电场强度方向的规定。而关于电场强度的'叠加问题,做到了点到为止。

最后是“电场线”这一部分,本节课在教学过程中,通过电场线的学习,让学生感悟到了科学家是如何用虚拟的图线来描述抽象的物理概念的。

总的来说,本节课的教学达到了以下几个教学目标:

1、知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。知道场与实物是物质存在的两种不同形式。

2、体会用比值定义物理量的方法,理解电场强度的定义式、单位、方向。

3、能推导点电荷的电场强度公式,并能进行有关计算。知道电场强度的叠加原理,并能应用这一原理进行简单的计算。

4、知道电场线的定义和特点,会用电场线描述电场的大小和方向。

高中磁感应强度教学设计篇七

1.e=f/q,电场强度定义式,电场强度的定义:放入电场中某点的电荷所受静电力f跟它的电荷量比值,其大小用e表示,e=f/q。

2.e=kq/r^2,点电荷的电场强度,只适用于点电荷场强的计算。k为静电力常量,q为场源电荷电荷量,r是离场源电荷的距离。点电荷在某点产生的场强与场源电荷成正比,与离场源电荷的距离的平方成反比。

3.e=u/d,匀强电场的电场强度与电压的关系。u为匀强电场中两点间的电势差,d为这两点间沿场强方向的距离。此公式也可以用于非匀强电场中某些量的定性判断。

4.电场强度是矢量,以上三个公式一般都只是用来计算场强的大小,场强的`方向需要另外判断。

试探点电荷应该满足的条件

(1)它的线度必须小到可以被看作点电荷,以便确定场中每点的性质;

(2)它的电量要足够小,使得由于它的置入不引起原有电场的重新分布或对有源电场的影响可忽略不计。

电场强度的单位v/m伏特/米或n/c牛顿/库仑(这两个单位实际上相等)。常用的单位还有v/cm伏特/厘米。

高中磁感应强度教学设计篇八

1、了解电场的概念

2、理解电场强度的概念

3、掌握电场强度的计算方法

二、重点、难点分析

1、重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。

2、电场强度是描述电场性质的物理量之一,这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。

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?

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=

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)电场强度

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电场强度,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——电场强度国际单位:牛/库(n/c)

c.物理意义:

电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。

d.电场强度是矢量,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四点的电场强度的方向。

正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离+q,负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向-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

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,这就是电场强度的叠加原理。

用电场强度的叠加原理可以求和任意多个点电荷产生的电场强度,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电场强度,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)电场强度小结

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)由电场强度的定义: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;

(2)求场强为0的点位置。

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、对于电场强度概念的理解注意:

(1)定义电场强度大小: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)电场强度为自身性质,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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