9.3 电场 电场强度 课件 (共50张PPT) 人教版（2019）必修第三册

(共50张PPT)
思考1：电荷之间没有接触，相互作用是怎样发生的？
+
+
G
T
F
问题1.电荷间如何实现相互作用
超距作用？
+
+
G
T
F
法拉第
法拉第认为：
（1）电荷周围存在着由它产生的电场
（2）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
A
一.电场--电荷周围存在的一种特殊物质
F
F`
思考：1.电场有强弱吗？
静电场
2.用什么测量电场的强弱？如何测量？
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
场源电荷
r
2r
+Q
A
B
试探电荷＋q
F1
问题2.如何描述电场的强弱？
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
场源电荷
r
2r
+Q
A
B
试探电荷＋q
FB
k
Qq
( 2r)2
问题2.如何描述电场的强弱？
思考：能否用试探电荷受到的电场力来描述电场的强弱？
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
场源电荷
r
2r
+Q
A
B
k
Qq
( 2r)2
F2
试探电荷＋2q
+2q
2k
Qq
r2
问题2.如何描述电场的强弱？
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
场源电荷
r
2r
+Q
A
B
k
Qq
( 2r)2
+2q
2k
Qq
r2
+3q
3k
Qq
r2
试探电荷＋3q
F3
问题2.如何描述电场的强弱？
究竟用什么物理量来描述电场的强弱？
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
讨论：
+2q
2k
Qq
r2
+3q
3k
Qq
r2
k
Qq
( 2r)2
问题2.如何描述电场的强弱？
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
+2q
+3q
2k
Qq
r2
3k
Qq
r2
k
Qq
( 2r)2
电场中
不同位置 试探电荷q 静电力F
A点
B点
F/q
同一位置，F/q相同
F/q与试探电荷q、电场力F均无关。
不同位置，F/q不同
F/q与场中位置有关
+2q
+3q
2k
Qq
r2
3k
Qq
r2
k
Qq
( 2r)2
k
Q
( 2r)2
二、电场强度（场强）E
F/q
+2q
+3q
2k
Qq
r2
3k
Qq
r2
思考：若检验电荷的电荷量为0，
则空间的电场是否为0？
A
+Q
F
E
+Q
-q
F
E
根据规定：
负检验电荷在电场中某点所受静电力的方向跟该点的场强E的方向相反。
+q
-Q
F
E
+q
-Q
E
F
-q
正检验电荷在电场中某点所受静电力的方向跟该点的场强E的方向相同。
C
r
r
1.A处放一电荷量为Q的场源电荷，求与A点相距r的B位置电场强度
点电荷的电场有何规律？
A
r
2.另有一电荷量为-Q的场源电荷放在B处,如图，求C处的电场强度.（ABC三点等间距）
A
B
A
1.A处放一电荷量为Q的场源电荷，求与A点相距r的B位置电场强度
点电荷的电场有何规律？
2.另有一电荷量为-Q的场源电荷放在B处,如图，求C处的电场强度.
3.足够长的金属导体上均匀得排布着负点电荷，请分析D、E、F等空间各点电场强度关系。
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
F
D
E
G
1、定义：
4、矢量还是标量？
二、电场强度（场强）E
2、定义式：
3、单位：
比值定义法
试探电荷电荷量
放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F
跟它的电荷量q的比值。
牛每库，N/C
适用所有电场
公式 适用范围 电荷的意义
一切电场
仅对真空中点电荷的电场适用。
q是检验电荷，E与q无关。
Q是场源电荷，E与Q成正比。
（定义式）
（决定式）
比较 和
小 结
A
元电荷
点电荷
试探电荷
场源电荷
小 结
电荷量小
e
均匀带电球体或带电球壳外某点电场
+
+
+
+
+
+
+
+
+
在真空中负点电荷Q形成的电场中的P点，放一个q1=+10-9C的点电荷，测得它所受静电力大小为10-6N.则：
103 N/C
2×10-5
相同
103
相同
103
练习
（1）求P点场强的大小.
（2）若移走q1，而在P点放一个q2=-2×10-8C的点电荷，则Q在P点产生的电场的场强大小为 ——— N/C，方向与将q1放在P点时的电场力方向———— ；此时q2所受静电力的大小为——————N.
（3）若在P点不放任何试探电荷，则Q在P点产生的电场的场强大小为————N/C，方向与将q1放在P点时的电场力方向————N
举例
（二）
电场
电场强度
比值定义法
试探电荷电荷量
点
电
荷
电
荷
量
不
太
大
E与F、q无关
+
决定式
场源电荷
适用于点电荷的电场
法拉第
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向,电场线间的疏密表示电场的强弱。
+
-
电场线特点：
1、离场源电荷越近，电场线越密，场强越大
2、以场源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。
二者连线上电场强度如何变化？
二者中垂线上电场强度如何变化？
①两场源电荷连线中点O处场强为零
②中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零
③两场源电荷连线中垂面（线）上，场强方向总沿面（线）远离 O（等量正电荷）
④在中垂面（线）上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱。
⑤两场源电荷连线上从O点到两侧场强变强，中间最小为0
变式题.一电子沿等量同种电荷中垂线由A-O-B匀速运动,已知OA=OB，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受另一个力的大小变化情况可能正确的是（ ） A先大后小 B先变小后变大 C先小后大 D先变大后变小，再变大后变小
BD
A
O
B
二者连线上电场强度如何变化？
二者中垂线上电场强度如何变化？
①两点电荷连线上各点电场线方向从正电荷指向负电荷
②两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，场强方向均相同，且总与中垂面（线）垂直，在中垂线上到两点电荷中点O点等距离处各点的场强相等。
③在中垂面（线）上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。
练习2.一电子沿等量异种电荷中垂线由A-O-B匀速运动,电子重力不计，则电子除受电场力外，所受另一个力的大小和方向变化情况是（ ） A先大后小，方向向左 B先大后小，方向向右 C先小后大，方向向左 D先小后大，方向向右
A
A
O
B
平行板电场的电场线
p
①带正电荷金属板
②带负电荷金属板
③正、负电荷金属板
①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平行等距的直线
②电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行
以A为研究对象：
方向：背离B
电场线特点：
1.总是从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远
2.电场线的切线方向表示场强方向，疏密表场强大小
3.电场线不相交、不相切、不闭合
4.电场线是假想出来的
练习1.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场．图为点电行a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是（??）
A．a、b为异种电行，a带电量大于b带电量
B．a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量
C．a、b为同种电行，a带电量大于b带电量
D．a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量
B
练习3.如图所示为某区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，则
（1）哪一点电场最强，哪一点电场最弱？
（2）请画出各点电场强度的方向
（3）把负的点电荷分别放在这三点，画出所受静电力的方向
（4）有人说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹，这种说法正确吗？请举例说明
B点
C点
（5）有人说，电场线与带电粒子在电场中运动的轨迹重合需要怎样的条件？
F
v
F
v
F
v
F
（5）电场线与带电粒子运动的轨迹重合的条件
1.电场线是直线
2.带电粒子合外力沿电场线所在直线
3.带电粒子初速度为零或初速度方向沿这电场线方向
练习4.一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力，则（　　） A．粒子带正电 B．粒子加速度逐渐减小 C．A点的速度大于B点的速度 D．粒子在A点的初速度为零
BC
例题：真空中两个等量正电荷带电量为＋Q，相距为R，
求以下几个位置的场强
1）连线中点处
2）连线的中垂线上，距两个电荷都为R处。
3）连线上，电荷外侧距电荷为R处
＋Q
＋Q
E1=0
+
场源电荷
检验点电荷（试探电荷）
元电荷
练习3.如图所示为某区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，则
（1）哪一点电场最强，哪一点电场最弱？
（2）请画出各点电场强度的方向
（3）把负的点电荷分别放在这三点，画出所受静电力的方向
（4）有人说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹，这种说法正确吗？请举例说明
B点
C点
+
原子核
变式题.把质量为M的正点电荷放在电场中无初速度释放，不计重力，则以下说法正确的是

A. 点电荷的轨迹一定和电场线重合
B. 点电荷的速度方向总是与它所在处的电场线方向一致
C. 点电荷的加速度方向总是与所在处的电场线的切线方向重合
D. 点电荷将沿电场线切线方向抛出，做抛物线运动
C
变式.实线为三条未知方向的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b只受电场力作用)，则( )
A．a一定带正电，b一定带负电
B．电场力对a做正功，对b做负功
C．a的速度将减小，b的速度将增大
D．a的加速度将减小，b的加速度将增大
D
练习5.半径为R的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场．如图所示，珠子所受电场力是其重力的3/4倍．将珠子从环上最低位置A点由静止释放，则珠子在何处动能最大？动能最大值为多少？
思考1：如果没有电场，珠子在环上绕行时何处动能最大？
何处动能最小？
R
A
思考2：如果没有重力，只有电场，
珠子在环上绕行时何处动能最大？
何处动能最小？
mg
3mg/4
5mg/4
等效法处理
练习5.半径为R的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场．如图所示，珠子所受电场力是其重力的3/4倍．将珠子从环上最低位置A点由静止释放，则珠子在何处动能最大？动能最大值为多少？
R
A
mg
3mg/4
5mg/4
等效法处理
R
动能定理：
动能最大位置为A点右上方圆环上与A点所形
成的圆心角为37度的位置
变形式.如图所示，在水平向右的匀强电场中，有一光滑绝缘导轨，导轨由水平部分和与它连接的位于竖直平面的半圆环ABC构成．现距环最低点A为L的O处有一质量为m的带正电的小球，小球从静止开始沿水平轨道进入圆环．若小球所受电场力与其重力大小相等，圆弧轨道的半径为R，则L必须满足什么条件才能使小球在圆环上运动时不脱离圆环？
等效法处理
A
mg
mg
mg
O