物理人教版（2019）必修第三册9.3电场和电场强度（共42张ppt）

(共42张PPT)
9.3电场 电场强度
问题1 电荷之间的相互作用通过什么实现的？
英国物理学家 法拉第
（1791-1867）
英国科学家法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场
电场
电场
B
A
F
物理学的理论和实验证实了电场和磁场是一种客观的存在。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。
产生
施力于
电场B
施力于
产生
电场A
电荷A
电荷B
电场对场中的其它电荷产生力的作用
电场
静止电荷 静电场
产生
B
A
F
F
静电力
电荷间的相互作用力通过电场发生
一.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。
1.产生
2.性质
对放入电场中的电荷有力的作用，叫电场力（静电力）。
带电体周围存在的特殊物质，静止电荷产生的电场称为静电场。
研究电场性质------电场强度
引入两个基本概念
+Q
源电荷
r
试探电荷（电量不同的试探电荷）
场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷，又叫作源电荷
试探电荷：感知电场是否存在以及强弱的电荷
1．电荷量小，放入电场后不影响原本要研究的电场
2．体积很小，能看做点电荷，便于研究电场各点的性质
寻找一个不变的量
进一步研究表明：
对于电场中的同一点，试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是一定的。
探究
用静电力来表示电场强弱？
不行
1.定义：
放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷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：
定义式，适用于任意电场
二、电场强度
试探电荷电荷量
4.物理意义：反映电场强弱的物理量，
电场本身决定，与放入的试探电荷无关
4.方向：矢量性 场强方向跟正电荷受力方向相同。 （与负电荷的受力方向相反）
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
场强相同的条件：大小相等，方向相同。
正电荷在电场中的受力方向？
负电荷在电场中的受力方向？
【课堂反馈1】电场中有一点P，下列说法中正确的有（ ）
A.若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半
B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零
C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大
D.P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向
C
场强由电场本身决定，与检验电荷大小、正负、有无都无关系，场强的方向与正的检验电荷的受力方向一致。
推导点电荷周围的电场强度
只适用于真空中点电荷
直接知道一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度不需要借助检验电荷。
三、点电荷的电场
＋
－
2.场强方向：
Q—真空中点电荷的电量
r—某点到点电荷的距离
1.公式：
正电荷电场方向沿半径向外；
（背离）
负电荷电场方向沿半径向内
（指向）
同一球面电场强度大小相同
适用范围 电荷的意义
定义式，适用于一切电场
决定式，仅对真空中点电荷的电场适用
q是检验电荷，但E与q无关
Q是场源电荷，E与Q成正比
和
的区别：
辨析
【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
问题2：如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的电场强度呢？
1
E
2
E
+
1
Q
2
Q
P
E
+
1
Q
2
Q
P
1
E
2
E
E
电场强度的叠加性：矢量和
四、电场强度的叠加——遵循平行四边形定则
请作出图中两个等量电荷连线的中垂线A、B、C、O位置的场强方向，并大致描述连线和中垂线上的场强方向
1
E
E2
+
Q
Q
A
E
+Q
+Q
B
E1
E2
E
O
O
O
E2
E1
E
与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同
拓展：
一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场
Q
r
P
r
Q
P
例2．如图所示，在一带负电的导体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，求B处的电场强度。如果换用一个q2＝4.0×10－7 C 的电荷放在B点，求q2受到的静电力、此时B处的电场强度。
B处电场强度方向与F1方向相反。
（1）已知 q1＝－2.0×10－8 C ，F1＝4.0×10－6 N，求EB。
解：
B处电场强度大小、方向不变。
F2的方向与B处电场强度的方向相同，与F1方向相反。
（2）已知 q2＝4.0×10－7 C ，求F2，EB′。
思考:电场看不见,摸不着,怎样才能直观形象的描述电场呢
五、电场线
电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，形象地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）。
法拉第
为了形象描述电场引入假想曲线——电场线
1、定义：电场线是用来形象地描述电场强弱与电场强度方向特性的一条条有方向的曲线。
A
B
电场线是假想的，实际电场中并不存在
电场线的什么表示什么？
怎么看
A
B
2.电场线的特点
1.某点切线方向表示该点的场强方向
2.同一幅图电场线的疏密表示电场的强度的大小。
（电场线越密的地方，场强大；越稀疏的地方，场强小）
3.电场线不是闭合曲线：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷
4.电场线不相交
5.
电场线 ≠ 运动轨迹
电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小。
EA
EB
EC
EA >EB> EC
1.同一幅图中电场线的疏密表示电场强度的大小。
点电荷的电场
等量电荷电场
光芒万丈
万箭穿心
手牵手，心连心，相吸状
势不两立，相斥状
电场中为什么任意两条电场线不相交？
如果相交，交点就会有两个切线，也就会有两个场强方向。而同一点场强大小方向是唯一的。
不一定相同。
电场线 ≠ 运动轨迹
电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？
特殊情况：运动轨迹和电场线重合同时满足以下条件
①电场线是直线；
②初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；
③电荷只受电场力作用,或其他力合力方向沿电场线所在直线
扩展
B
例、如图所示是某静电场的一部分电场线的
分布情况，下列说法中正确的是（　　）
这个电场可能是负点电荷的电场
点电荷 q 在 A 点处受到的静电力比在 B 点处受到的静电力大
负电荷在 B 点处受到的静电力的方向沿电场线的切线方向
点电荷 q 在 A 点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小
（不计重力）
研究几种常见电场的电场线
点电荷
等量异种点电荷
等量同种（正）点电荷
正点电荷的电场线
负点电荷的电场线
特点：
a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大
b、以点电荷为球心的球面，同一球面场强大小相等，方向不同。
（1）两点连线之间各点场强大小(从左到右)
等量异种电荷的电场线
场强先变小后变大，O点的场强最小
O点最大，向外逐渐变小
（2）沿连线的中垂线由O点向外的场强大小
E
沿连线先变小，再变大，中点电场强度为零。
等量同种电荷的电场线
（1）两点连线之间的各点场强大小(从左到右)
E∞=0
（2）沿连线的中垂线由O点向外的场强大小
从中点到无限远，电场强度先变大后变小。
等量异种点电荷 等量同种点电荷
电场线分布图
连线中点O处的场强 连线上O点场强最小，但不为零 为零
两点连线之间的场强大小(从左到右) 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大
沿连线的中垂线由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐变小 O点最小，向外先变大后变小
关于O点对称点的场强(如A与A′、B与B′、等) 等大同向 等大反向
两个点电荷的电场线
等量电荷：对称
不等量电荷：不对称
六、匀强电场
1.定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。
2.匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。
带电粒子在匀强电场中受到恒定的静电力作用
知识拓展：点电荷与带电平板的电场中电场线的分布
在带电平板表面场强与平板垂直
C
例．如图所示，各电场中 A、B 两点电场强度相同的是（　　）
ACD
ACD
场强方向？
A
B
【练习3】（2022·全国·高二单元测试）用轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10－8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，如图平衡时细线与铅垂线成37°（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），则（ ）
A．小球带负电
B．匀强电场的场强为1.5×108N/C
C．平衡时细线的拉力为0.125N
D．平衡时细线的拉力为0.175N
【正确答案】C