物理人教版（2019）必修第三册9.3电场 电场强度（共32张ppt）

(共32张PPT)
9.3 电场
电场强度
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。
两个点电荷没有直接接触，它们之间的相互作用力是怎样产生的呢？
+
+
库仑定律：
表达式：
疑 问：
例如：
接触力：弹力、摩擦力等
非接触力：万有引力（重力）、磁铁间的相互作用力、库仑力等
万有引力的传递是通过万有引力场
力的传递是通过磁场
物体之间的相互作用，有的需要接触，有的则不需要。
那么两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？
在电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
法拉第 Faraday
（1791－1867）
电场
电场
电场
电场
＋
＋
电荷A
—
电荷B
—
FB
一.电场
2、基本性质：
对放入电场的电荷有力的作用 ，这种力叫电场力。
1、定义：电荷周围存在的特殊物质。
3、电荷间的相互作用力通过电场发生
电荷A
电荷
B
电场
本章只讨论静止电荷产生的电场，叫作静电场
注：电场看不见、摸不着的但又客观存在的特殊物质。
4.静止电荷产生的电场称为静电场。
例1.(多选)关于电场,下列说法中正确的是 (　　)
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场
B.电场是一种物质,它与其他物质一样,不依赖我们的感觉而客观存在
C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的,电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
D.电场只能存在于真空中和空气中,不可能存在于物体中
ABC
场源电荷：产生电场的电荷
试探电荷（或称为检验电荷）
＋Q
＋q
＋q
FA
FB
如何发现电场的存在？
电场对电荷有力的作用，我们可以用一个体积很小、带电量也很少的带电体去检验电场的存在。
用来检验电场的电量很小（不影响原电场）、体积很小（可以当作质点）的电荷，也称试探电荷。
激发出电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。
电 场 中
同一试探电荷在电场中不同位置受力不同
电场有强弱吗？
实验结论：电场的强弱与 有关
位置
q
q
q
A
B
C
P1
P2
P3
试探电荷受到的电场力是一样的吗？
电场有强弱、有方向
Q
q
A
+
F
r
如图所示，在场电荷Q 形成的电场中A 点，分别放一检验电荷+q , +2q , +3q ，分别计算检验电荷所受的电场力大小和F / q 的比值。
3q
2q
q
F / q
电场力 F
检验电荷
的电荷量q
k
Q q
r
2
k
Q
r
2
2k
Q q
r
2
k
Q
r
2
3k
Q q
r
2
k
Q
r
2
实验表明：在同一位置，试探电荷所受到的电场力的大小与所带电荷量的比值是固定不变的，它反映了电场在该点的性质。
1.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，用E表示。
2.表达式：
3.单位：
单位电荷在该点受到的电场力的大小，如1N/C表示电荷量为1C的带电体在该点受到的电场力是1N。
定义式，适用于任意电场
（比值法定义）
二、电场强度
试探电荷电荷量
拓展：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
4.场强的矢量性：
+Q
+q
F
E
-Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
E
-Q
-q
F
规定：电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。
5、注意：
（1）物理意义：描述电场强弱和方向的物理量。
（2）场强反映电场的力的性质，电场强度仅由电场本身决定，
与放入的试探电荷无关
（3）区分：试探电荷（检验电荷）与场源电荷（源电荷）。
（4）场强相同的条件：大小相等，方向相同。
【例2】 如图所示,在真空中O点放一个点电荷Q1,其所带的电荷Q=+1.0×10-9 C,直线MN通过O点,OM的距离r=30 cm,M点放一个点电荷Q2,其所带的电荷q=-1.0×10-10 C。求:
(1)Q2在M点受到的作用力。
(2)M点的电场强度。
(3)拿走Q2后M点的电场强度。
(4)M、N两点的电场强度哪点大
课堂总结
电场：电场是电荷周围存在的一种客观物质。
场源电荷和试探电荷的区别
电场强度：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，用E表示。
方向：电场强度是矢量。电场在某点的电场方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力方向相反。
+Q
∴ 该点的场强为
三、点电荷的电场
F
E
利用场强的定义式和库仑定律推导
+q
正点电荷电场方向
沿半径向外
负点电荷电场方向
沿半径向内
只适用于真空中点电荷
关于两个电场强度表达式的比较
表达式 适用范围 注意点
定义式
决定式
适用于一切电场
q是检验电荷，且E与q无关
适用于真空中的点电荷
Q是场源电荷，E与Q成正比
【例3】（多选）关于电场强度E，下列说法正确的是(　　)
A．由E＝知，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍
B．由E＝k知，E与Q成正比，而与r2成反比
C．由E＝k知，在以Q为球心，以r为半径的球面上，各处场强均相同
D．电场中某点的场强方向就是该点正电荷受到的静电力的方向
BD
在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。
+Q
-Q
四、电场强度的叠加——遵循平行四边形定则
一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。
Q
r
P
r
Q
P
拓展：
均匀带电体的电场
思考:电场看不见,摸不着,怎样才能形象的描述电场呢
除了用数学公式描述电场外，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是画电场线（electric fieldline）。
五、电场线
1.定义：如果在电场中画一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线叫做电场线。
类比电场：
电场：
存在，看不到
电场线：
不存在，但可以用实验模拟
为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在
1.电场线上某点的切线方向与该点的场强方向相同。
2.电场线的疏密表示电场的强弱。
3.电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。
4.电场线不会相交。
2.电场线的特点
特点：
（1）离点电荷越近，电场线越密，场强越大。
（2）以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。
正、负点电荷的电场中电场线的分布
3.几种常见电场中的电场线分布及特点
等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布
等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况
两个点电荷的电场线
等量电荷：对称
不等量电荷：不对称
匀强电场
特点：
（1）电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行。
（2）匀强电场是大小和方向都相同的电场，
故匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。
+
+
+
+
+
+
+
+
+
六、匀强电场
（1）两点电荷连线中垂线上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直。
（2）在点电荷连线上，O点场强最小；在中垂线上，O点场强最大。
（1）两点电荷连线中点O处场强最小为0。
（2）在中垂线上，从中点O到无限远时，场强先变大后变小。