-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册9.3.1电场 电场强度 课件(共42张PPT)

(共42张PPT)
9. 3.1电场 电场强度
课前检测
1.电场的基本性质:电场对放入其中的电荷有______的作用，电荷之间的相互作用就是通过______来实现的。
2.试探电荷：电荷量和体积都很小的______。
3.场源电荷： ____________的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。
4.电场强度:定义式_____________,点电荷的电场强度___________
5.电场强度的单位： ______，符号： N/C。
力
电场
点电荷
激发电场
牛每库
7.判断正误
（1）试探电荷不产生电场 （ ）
（2）电场强度的方向与试探电荷所受电场力的方向可能相同，也可能相反 （ ）
（3）以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同 （ ）
×
×
√
学习目标
1. 知道电场的概念，理解电场强度的概念及定义，知道电场强度是矢量以及场强方向的规定。
2.掌握点电荷的场强。
3.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。
4.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。
学习目标
学习重点
1.探究描述电场强弱的物理量。
2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
学习难点
点电荷的电场的理解与应用。
新课引入
视频：通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。
复习回顾
1.库仑定律的内容是什么？
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这个规律叫作库仑定律。
2.库仑定律的适用条件 是什么？
严格说，这个定律只适用于真空中的两个静止的点电荷。
在真空中两个静止点电荷它们又没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？
新知探究
一
电场
19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场。电荷之间通过电场相互作用。
1.电场
在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场。
2.物质存在的两种形式
实体 :由分子或原子组成，看得见摸得着
场:电场和磁场已被证明是一种客观存在的物质,看不见，摸不着，但是也有能量、动量。
3. 电场的基本性质
电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的。
电荷
电场
电荷
A
B
电荷之间通过电场相互作用
如图：电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B的电场对电荷A的作用。
只要是带电体，周围都可以产生电场。电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。
电荷
电场
电荷
A
B
说明：在本章中，只讨论静止电荷产生的电场，叫静电场。
典例精讲
关于电场的下列说法正确的是( ）
A.电场既看不到又摸不着，所以它不是客观存在的
B.电场是假想的，并不是客观存在的物质
C.电场对放入其中的电荷有力的作用
D.电场对放入其中的电荷没有力的作用，
C
解析
A.电场虽然看不到又摸不着，但是它是客观存在的：故A错误
B.电场是客观存在的一种特殊物质，不是假想的，故B错误;
CD.电场的性质是对放入其中的电荷有力的作用，故C正确，D错误。
故选: C。
方法总结
本题考查对电场的理解能力，注意明确电性的性质，知道电场是种客观存在的物质，它的性质是对放入其中的电荷有力的作用。
跟踪训练
如图所示，电荷A和电荷B通过电场传递相互作用力针对这个情形，下列说法正确的是( )
A.电荷B受电场力的作用，自身并不激发电场
B.撤去电荷B,电荷A激发的电场就不存在了
C.电荷B在电荷A存在或者移去的情况下，在电荷A处产生的电场都是相同的
D.电荷A和电荷B都可以激发电场。
电荷A
电场
电荷B
CD
解析
A.电荷B处在电荷A激发的电场中，受到电荷A电场的作用力，B自身也激发电场。故A错误。
B.电荷A激发的电场与电荷B无关，撤去B，电荷A激发的电场仍然存在。故B错误。
C.电荷A所处的电场是B电荷产生的，电荷B所处的电场是A电荷产生的。所以电荷A所处的电场和电荷B所处的电场是不同的。故C正确。
D.电荷周围能产生电场，所以电荷A和电荷B都可以激发电场故D正确。
故选: CD。
二
电场强度
思考：用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特的因此，在研究电场的性质时，应该将电荷放入电场中，电荷所受的静电力入手。
+
-
Q
q
F
场源电荷
试探电荷
1. 场源电荷
激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。
2.试探电荷：放入电场中探测电场性质的电荷 。
条件：（1）电量和体积都很小；
（2）可以看作点电荷。
说明：①电荷量很小，是为了使它放入后不影响原来要研究的电场。
②体积很小，是为了便于用它来研究电场各点的性质。
思考讨论1：我们能不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱呢？
电荷量不同的试探电荷，在电场的同一点，所受的静电力。
试探电荷 q 2q 3q ····
静电力 F1
3F1
2F1
q变为原来的几倍，F变为原来几倍，r不变F/q不变，所以不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱，可以用F/q这个物理量来描述电场的强弱。
r
3.理论推导
如图，在点电荷Q的电场中的P点，放一个试探电荷q1 ，它在电场中受到的静电力是F1 ，根据库仑定律：
（1）
场源电荷
Q
q1
试探电荷
p
r
同理，如果把试探电荷换成q2 ，它在电场中受到的静电力是 F2 ，有
（2）
由（1）（2）两式可以看出
由此可见试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比：，跟该点的试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P点与场源电荷之间的距离r有关。
场源电荷
Q
q1
试探电荷
p
r
4.电场强度
（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。
（2）定义式：E= q：试探电荷的电荷量
（3）电场强度的单位：牛每库，符号： N/C。
如果1 C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1 N，那么该点的电场强度就是1N/C，即:
（4）物理意义
反映电场强弱的物理量，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。
（5）电场强度的方向
+Q
+q
F
E
+Q
-q
E
F
物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，跟负电荷在该点所受的电场力的方向相反。
典例精讲
下列说法中正确的是（　　）
A．电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
B．电场中某点的场强等于，但与检验电荷的受力大小及电荷量无关
C．场中某点的场强方向是检验电荷在该点的受力方向
D．根据电场强度的定义式E=，在国际单位制中，电场强度的单位应是牛/库。
BD
解析
A．电场强度反映了电场的力的性质，大小由电场强度本身决定，与检验电荷受力无关；A错误；
B．电场中某点的场强定义为E= ，但大小由电场强度本身决定，与检验电荷的受力大小及带电量无关；B正确；
C．电场中某点的场强方向为正检验电荷在该点的受力方向；C错误；
D．在国际单位制中，因电场力的单位是牛顿N，电量的单位是库伦C，则电场强度的单位应是牛/库（N/C）,D正确
方法总结
本题考查对电场强度的理解，抓住电场强度的物理意义是关键，不能单纯从数学角度理解物理知识。
电场强度等于检验电荷所受电场力与其电荷量的比值，但电场强度反映电场本身的特性，与检验电荷无关。场强方向与正电荷在该点的受力方向相同。
在电场中的a点放一试探电荷+q，它受到的电场力大小为F，方向水平向右，则a点的场强大小为E= ，方向水平向右，下列说法正确的是（　　）
A．在a点放置一个负试探电荷-2q，a点的场强变为2E
B．在a点放置一个负试探电荷-2q，a点的场强方向变为水平向左
C．在a点放置一个电荷量为2q的检验电荷，则a点的场强变为2E
D．在a点放置一个电荷量为2q的检验电荷，则a的场强仍为E
跟踪训练
D
三
点电荷的电场
1.点电荷的电场
（1）一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度: E=k
只适用于真空中点电荷；Q ：场源电荷; r ：电场中点到Q的距离。
思考：点电荷的电场强度E=k是怎样推导出来的呢？
根据上式可知，如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。
Q
r
r
r
E=k
F=k
E=
F
+q
+Q
r
（2）点电荷的电场
当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外; 当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内。
与点电荷相距 r 的球面上各点的电场强度
2.两个电场强度公式的比较
适用范围 式中电荷的意义
定义式，适用于一切电场
仅适用于点电荷在真空中的电场
q是试探电荷的电荷量，但E与q无关
Q是场源电荷的电荷量，E与Q成正比
典例精讲
如图所示，在真空中A点有一正电荷Q=2.0×10-4C，把检验电荷q=2.0×10-6C的负电荷置于B点，他们相距离r=2m，
求（1）q受到的电场力
（2）q所在点的电场强度。
（3）只将B处的检验电荷q移走，求此时B点的电场强度
r
A
B
Q
q
解：（1）根据库仑定律得：q受到的电场力
（2）方法一：根据电场强度的定义得：
q所在点的电场强度
（3）电场强度由电场本身决定故仍为:E=4.5×105N/C
答：（1）q受到的电场力的大小0.9N
（2）q所在点的电场强度E=4.5×105N/C
（3）只将B处的检验电荷q移走，此时B点的电场强度E=4.5×105N/C
方法二：根据真空中点电荷的电场强度的定义
得q所在点的电场强度：
方法总结
本题考查了库仑定律、电场强度的概念，要注意电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关.
(1)根据库仑定律代入数据计算即可，
(2)根据电场强度的定义或真空中点电荷的电场强度决定式，代入数据计算即可。
(3)电场强度由电场本身决定，故场强不变，
跟踪训练
在真空中，电量为q1的点电荷产生的电场中有一个点P，P点与q1的距离为r，把一个电量为q2的检验电荷放在P点，它受的静电力为F，则q1在P点产生的电场的电场强度的大小等于（ 　）
A． B．
C．k D．k
BC
当堂训练
1. 电场中有一点P，下列说法正确的是（　　）
A．若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点场强减半
B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零
C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的静电力越大
D．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
2.式① E= 和式② E= 分别为场强大小的定义式和点电荷场强大小的表达式。下列说法正确的是（　　）
A．两式都只对点电荷产生的场才成立
B．式②中E 是电场中某一点的场强大小，q 是场源电荷
C．式①中F 是放入电场中的电荷所受的力， q是产生这个电场的电荷
D．两式中的E 都是式中电荷q 产生的电场的场强
B
3. 真空中O点固定一点电荷，虚线是以O为圆心的圆，如图所示。将另一个点电荷先后放在圆周上的A、B两点，受到库仑力的大小分别为FA 、FB 。则下列说法正确的是（　　）
A． FA= FB ，方向相同
B ． FA≠ FB ，方向相同
C． FA ≠ FB ，方向不同
D． FA= FB ，方向不同
D
4.由电场强度的定义式E= 可知，在电场中的同一点（　　）
A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比
B．无论试探电荷所带的电荷量如何变化， 始终不变
C．电场强度为零，则在该点的电荷受到的静电力一定为零
D．一个不带电的小球在该点受到的静电力为零，则该点的电场强度一定为零
BC
课堂小结
电场 电场强度
电场
电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用
电场：电荷的周围存在着一种特殊物质
点电荷的电场强度
电场强度
正点电荷的电场强度E的方向沿半径向外。
负点电荷的电场强度E的方向沿半径向内。
单位：牛每库，符号： N/C。
定义式