9.3电场 电场强度课件(共40张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共40张PPT)
第九章 静电场及其应用
§9.3 电场 电场强度
情景思考
q1
q2
+
P1
C
+
问题一：如图所示的两个带电的物体，它们并没有直接接触，它们的相互作用（排斥或吸引）是通过什么来实现的？
1.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
2.库仑定律：
3.法拉第的观点：
电荷周围存在着由电荷产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场施加的。
4.理论与实验证实场也是物质的存在形式。
FAB
B
FBA
A
3.电荷之间通过电场相互作用。
一、电场
1.电场是电荷周围存在的一种特殊物质。
2.电场对放入其中的其它电荷有力的作用。
4.静止电荷产生的电场叫作静电场
(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
【答案】ABC
全优P13
怎样描述电场的强弱？
试探电荷
+q
F
+Q
A
+2q
2F
+3q
3F
+q
F1
+q
F2
+q
F
(用来检验电场是否存在和电场各点的性质的电荷)
场源电荷
要求：电荷量及尺寸要充分小
产生被研究的电场的电荷。
（源电荷）
怎样描述电场的强弱？
试探电荷
+q
+Q
A
+q
F1
+q
F2
+q
F
(用来检验电场是否存在和电场各点的性质的电荷)
场源电荷
要求：电荷量及尺寸要充分小
产生被研究的电场的电荷。
（源电荷）
A
＋Q
＋q
＋q
B
研究方法：在点电荷＋Q产生的电场中A、B两点分别放入电荷q1、q2、q3，则它们分别受电场力为：
物理量 电荷量 FA FB
q1
q2
q3
k
k
k
k
k
k
得出：F与q的比值与试探电荷无关，与场源电荷以及位置有关。
二、电场强度
2.定义式:
1.定义：
放入电场中某一点的试探电荷受到的静电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。
（适用于所有电场）
3.单位： N/C
4.意义：描述某点电场的强弱和方向的物理量，只与场源电荷及场中位置有关，与试探电荷无关。
+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。
当堂训练
1.电场强度的定义式为 ，则（ ）
A.它只适用于点电荷产生的电场
B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是 不变的
C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比
D.场强方向与检验电荷的极性有关
B
试探电荷的电荷量q＝＋5.0×10－9 C，测得它在电场中的A点受到的电场力为F＝3.0×10－4 N，求：
(1)A点的场强是多大？
(2)如果A点未放试探电荷，则A点的场强大小为多少？方向如何？
(3)如果试探电荷的电荷量q′＝－6.0×10－9 C，求它在电场中的A点受到的电场力为多少？
【答案】(1)6.0×104 N/C　(2)6.0×104 N/C
(3)3.6×10－4 N
全优P13
1.大小:
（1）决定式，适用于真空中点电荷。
三、点电荷电场强度
（2）Q是场源电荷，r是试探电荷q到Q的距离。
2.方向:
Q为正，E方向沿半径向外
Q为负，E方向沿半径向内
思考：同一球面上的场强相同吗
附：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，球外各点的电场强度：
r>R，Q是整个球体所带的电荷量
+
Q1
Q2
P
E1
因为电场强度是矢量，若几个点电荷同时存在，这时某点的电场强度，等于各个点电荷在该点单独产生的电场强度的矢量和(遵循平行四边形定则)。
E1
E2
+
Q1
Q2
P
E
+Q1
+Q2
A
E1
E2
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？
E
E2
E
四、电场的叠加——遵循平行四边形定则
如图所示，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的场强的大小和方向；(2)在两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．
全优P14
如图所示，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的场强的大小和方向；(2)在两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．
全优P14
五、电场线
思考：电场看不见，摸不着，有没有形象化描述的办法
英国物理学家法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。即在电场中画出一系列有方向的曲线，使曲线上每点的切线方向都跟该点的场强方向一致．
2.电场线不是实际存在的线；
A
B
五、电场线
1.电场线：
（1）切线方向表示该点电场强度的方向；
（2）电场线越密电场强度越大，电场线越疏电场强度越小。
3.电场线不相交、不闭合；
4.电场线起始于正电荷（或无穷远处）， 终止于负电荷（或无穷远处）
(多选)如图所示是某电场区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是(　　)
A．A点的电场强度最小
B．B点的电场强度最小
C．把一个正点电荷分别放在这三点时，其中放在B点时受到的静电力最大
D．把一个负点电荷放在A点时，所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致
【答案】AC
全优P15
练习：
如下列图所示，正电荷q 在电场中由P 向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中的
【答案】D
加速：正电荷受力的方向和电场强度方向相同，电场线越密电荷受力越大，加速度也就越大
1.匀强电场
（2）电场线：
（1）定义：电场中各点电场强度大小相等、方向相同的电场。
互相平行的、等间距的直线。
几种常见电场中电场线的分布情况
特点：
以点电荷为球心作个球面（空间的），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。
2.正、负点电荷的电场线分布
离点电荷越近，电场线越密，场强越大
电场线起于正电荷或无穷远处，止于无穷远处或负电荷
特点：
a、连线上，方向相同，大小先变小后变大
b、连线中垂面（中垂线）上，方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直
3.等量异种点电荷的电场线分布
c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。
水平方向O点场强最小
O点
A点
竖直方向O点场强最大
无穷远处场强最小为零
4.等量同种点电荷的电场线分布
特点：
a、两点电荷连线中点O处场强为0
b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0
c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏
没有画电场线的地方有电场
O点场强最小，为零
A点
B点
竖直方向场强先变大后变小，无穷远处为零
实验模拟电场线
1．以下关于电场和电场线的说法中正确的是(　　)
A．电场线是客观存在的，既可以相交，也可以相切
B．在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域场强为零
C．电场线用以表示电场的强弱和方向，是客观存在的
D．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大
【答案】D
全优P18，小练
3．如图所示，下列电场中，A、B两点电场强度相同的是(　　)

【答案】C
　　A　　　 　　B　　　 　C　 　　　D
全优P18，小练
电场强度
2.大小:
1.定义：放入电场中某一点的试探电荷受到的静 电力跟它的电荷量的比值叫该点的电场强度。
3.方向：
4.影响因素：只与场源电荷及场中位置有关，与试探电荷无关。
（1）
；
（2）电场线越密 E 越大，越疏 E 越小。
（1）与正试探电荷受力方向相同，与负试探电荷受力方向相反；
（2）电场线切线方向是场强的方向；
5.场的叠加：
分别画出每个点电荷产生的电场，再叠加，类似力的合成与分解。
记住
6. 几种典型的电场线
作业：
第1节（1）全优P12，课前（知识点一、二、三）
（2）小本P159，1-4
第2节（1）全优P14，课前（知识点四）
（2）小本P159，5-9，12
例1. 如图所示，在真空中有两个点电荷Q1＝3.0×10－8C和
Q2＝－3.0×10－8C，它们相距0.1m。求电场中A点的场强大小？A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0.1m。
解：E＝E1cos600＋E2cos600
＝2 E1cos600
＝2kQ1cos600／r2
＝2.7×104 N／C
Q1
Q2
A
E1
E2
E
例2. 如图所示，两个点电荷+q与+9q静止于真空
中，相距为r.求：
（1）二者连线中点A的场强？
（2）求场强为0的点的位置？
答案：（1）EA=32kq2/r2 ，方向指向+q;
（2）该点在两电荷的连线上，且与q距离r/4
例3:如图所示，在边长为l的正方形四个顶点A、B、C、D 上依次放置电荷量为＋q、＋q、＋q和－q的点电荷，求正方形中心O 点的电场强度．
解：O点场强
方向沿OD连线由O指向D
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 点电场强度减半
B．若 P 点没有试探电荷，则 P 点的电场强度为零
C．P 点的电场强度越大，则同一电荷在 P 点所受的静电力越大
D．P 点的电场强度方向为试探电荷在该点的受力方向
C
附加训练
2．某点电荷电场的电场线分布如图所示，M，N 两点的场强分别为EM、EN，关于该点电荷的电性及EM、EN 的大小判断正确的是(　　)
A．正电荷，EM＞EN　　B．正电荷，EM＜EN
C．负电荷，EM＞EN　　D．负电荷，EM＜EN
3．在一个等边三角形ABC 的顶点B、C 处各放一个点电荷时，测得A 处的电场强度大小为E，方向与BC 边平行，且由B指向C，如图所示．拿走C 处的点电荷后，A 处的电场强度(　　)
A．大小仍为E，方向从A 指向B
B．大小仍为E，方向沿BA 延长线向外
C．大小变为，方向未变
D．不能作出结论
A
B
4.（多选）某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场
中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M点运动到N
点。以下说法正确的是（ 　）
A．粒子必定带正电荷
B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D．粒子在M点的加速度等于它在N点的加速度
AC
5．用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0×10－2kg，所带电荷量为＋2.0×10－8 C．现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直线成30°角，小球距电场下边界d＝0.1 m，绳长L＝0.2 m，求：(g取10 m/s2)
(1)这个匀强电场的电场强度大小；
(2)突然剪断轻绳，小球离开电场时的速度大小.
解：(1)由平衡条件得，
解得
(2)突然剪断轻绳，小球受重力和电场力，初速度为零，做匀加速直线运动。
解得
6．如图所示，把一个倾角为θ 的绝缘斜面固定在匀强电场中，电场方向水平向右，电场强度大小为E，有一质量为m、带电荷量为＋q的物体以初速度v0从A端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动，求物体与斜面间的动摩擦因数．
解：对物体受力分析如图
沿斜面方向：
垂直斜面方向：
解得