9.3电场电场强度课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（共29张ppt）

(共29张PPT)
第九章 静电场及其应用
第3节 电场 电场强度
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库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成正比，作用力的方向在它们的连线上。
思考：真空中两个静止点电荷没有相互接触，这种相互作用力是如何产生的呢？
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复习：库仑定律
法拉第：电荷之间通过电场相互作用
电场：在电荷周围存在的一种看不见、摸不着的特殊物质
注意：电场以及磁场已经被证明是一种客观存在的物质，场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。不过只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述场的性质才凸显出来。本章只讨论静止电荷产生的电场。
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电场
法拉第
电场对放入其中的电荷有力的作用，电荷间的相互作用要通过电场来实现。
电荷产生电场，电场作用于其他电荷
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电场的基本性质
电荷
电场
电荷
A
B
电场力：电场对电荷的作用力叫电场力
思考：在真空中放一个点电荷q，它周围存在电场吗？电场看不见摸不着，怎样检验电场的存在？
激发电场的电荷：场源电荷或源电荷
检验电场是否存在的电荷：检验电荷或试探电荷
对检验电荷的要求：
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电场的检验
+Q
+
+
q
电量足够小：对场源电荷的分布不产生明显影响，不改变原电场
体积足够小：可以精确地检测各位置的电场
思考：把同一试探电荷放在不同的位置，悬线的倾角不同，说明什么？
试探电荷受到的电场力的大小、方向跟位置有关。
同一试探电荷，受力大的位置电场的作用效果更强，受力小的位置电场的作用效果更弱，故电场的强弱也跟位置有关。
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电场的检验
+Q
+
+
+
+
思考：电场的作用有强弱，电场的强弱能否直接用试探电荷所受静电力表示？
不能，同一位置电场的强弱应该不因试探电荷的电荷量而改变
思考：下图中，什么量不随着试探电荷的改变而改变？
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电场的检验
+Q
A
+q
+2q
+nq
F
2F
nF
不随试探电荷q的改变而改变！
定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F与它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
定义式：适用于任何电场，计算时q不带正负号）
单位：牛每库，N/C
标矢性：矢量；物理学中规定，场强的方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同（相应地，与负电荷在该点所受静电力的方向相反）
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电场强度
判断：由可知，试探电荷的电荷量越大，该点的场强就越小
思考：一个带正电的点电荷电荷量为+Q，在距离此点电荷r处的A点电场强度是多少？方向如何？
，其中Q是场源电荷的电荷量，r是该点场源电荷的距离；方向由场源电荷指向该点
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点电荷的电场
+
-
Q
Q
思考：若以Q为中心作球面，则球面上各点的电场强度的大小方向有什么特点？
思考：空间中存在多个场源电荷，如图，如何求电场中某点（如A点的电场强度？
结论：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和
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电场强度的叠加
+Q
-Q
E1
E2
E
O
A
思考：若带电体比较大，不能看作点电荷，如何求带电体产生的电场？
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电场强度的叠加
微元法
可以证明，半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相等。
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1.判断下列说法的正误.
(1)根据电场强度的定义式E＝ 可知，E与F成正比，与q成反比.(　　)
(2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向.(　　)
(3)由E＝ 知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强相同.
(　　)
(4)公式E＝ 与E＝k 中q与Q含义不同.(　　)
(5)若空间中只有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷单
独在该点产生的电场强度的矢量和.(　　)
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2.在静电场中的某一点A放一个试探电荷q＝－1×10－10 C，q受到的静电力为1×10－8 N，方向向左，则A点的场强的大小为_________，方向
____；如果从A点取走q，A点场强大小为_________.
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例1　(2020·河北鸡泽一中期末)电场中有一点P，点P处放一试探电荷q，关于P点的电场强度，下列说法正确的是
A.P点电场强度的方向总是跟静电力的方向一致
B.将放在P点的试探电荷q拿走，则P点的电场强度为零
C.根据公式E＝ 可知，P点电场强度的大小跟静电力成正比，跟放入P点
的电荷的电荷量成反比
D.若P点的场强越大，则同一试探电荷在P点所受的静电力越大
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例2　如图2所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则：
(1)B处场强多大？方向如何？
(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？
(3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？
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(1)如图3所示，在正点电荷Q的电场中，P点到Q的距离为r，则Q在P点的电场强度是多大？方向如何？
(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图4所示的位置，P点的电场强度多大？
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例3　如图5所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，求：
(1)两点电荷连线的中点O的场强大小和方向.
(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强大小和方向.
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针对训练　(2021·平冈中学高二上月考)如图6所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，此时O点的场强大小为E2，则E1与E2之比为
A.1∶2 B.2∶1
C.2∶ D.4∶
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例4　如图7所示，等边三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、－q、－q，已知三角形边长为
L，静电力常量为k，则该三角形中心O点处的场强大小、方向如何？
定义：为了形象描述电场强度的大小和方向，在电场中画的一系列有方向的曲线。曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场的强弱（越密则电场越强）。
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电场线
EA
EB
EC
电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远
电场线在电场中不相交，这是因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向
电场线不是实际存在的线，只是为了形象地描述电场而假想的线
点电荷地电场线：辐射状
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几种常见的电场线
-
正电荷的电场线
负电荷的电场线
+
等量异种点电荷的电场线和等量同种点电荷的电场线
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几种常见的电场线
等量异种点电荷的电场线
等量同种点电荷的电场线
思考：在两电荷连线上和连线的中垂线上，电场强度是如何变化的？
如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这样的电场就叫做匀强电场。
思考：匀强电场的电场线有什么特点？
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匀强电场
一对带等量异种电荷的平行金属板之间的电场可以看作匀强电场（边缘除外）
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判断下列说法的正误.
(1)电场线不仅能在空间相交，也能相切.(　　)
(2)在电场中，凡是电场线通过的点的电场强度不为零，不画电场线区域内的点的电场强度为零.(　　)
(3)同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大.(　　)
(4)电场线是人们假设出来的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在.(　　)
(5)匀强电场的电场线可以是间距相等的曲线.(　　)
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例1　如图1所示是电场中某区域的电场线分布，a、b是电场中的两点，则
A.a点的电场强度较大
B.同一点电荷放在a点受到的静电力比放在b点时
受到的静电力小
C.正电荷在a点由静止释放，它在静电力作用下运动的轨迹与电场线一致
D.电荷在a点受到的静电力方向必定与该点场强方向一致
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例2　图中画了四个电场的电场线，其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷，图A中虚线是一个圆，图B中几条直线间距相等且互相平行，则在选项图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是
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例3　(2021·沭阳县修远中学高一月考)在M、N两点放置等量的异种点电荷如图4所示，MN是两电荷的连线，HG是两电荷连线的中垂线，O是垂足.下列说法正确的是
A.OM中点的电场强度大于ON中点的电场强度
B.O点的电场强度大小与MN上各点相比是最小的
C.O点的电场强度大小与HG上各点相比是最小的
D.将试探电荷沿HG由H移送到G，试探电荷所受
静电力先减小后增大
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针对训练　如图5所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受静电力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是
A.先变大后变小，方向水平向左
B.先变大后变小，方向水平向右
C.先变小后变大，方向水平向左
D.先变小后变大，方向水平向右
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例4　(多选)(2020·宝鸡渭滨区期末)两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图6所示，仅在静电力作用下，关于电子的运动，下列说法正确的是
A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来
越大，速度越来越大
B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来
越小，速度越来越大
C.电子运动到O点时，加速度为零，速度最大
D.电子通过O点后，速度越来越小，一直到速度为零