物理人教版（2019）必修第三册9.3电场 电场强度（共36张ppt）

(共36张PPT)
9.3电场 电场强度
人教版（2019）高中物理（必修第三册）
第九章 静电场及其应用
真空中的两个带电体相隔
一定距离，并没有直接接
触，这种相互作用是如何
产生的呢？
下列几种力中，哪些力需要接触才能存在，
哪些力不需要接触就可以存在？
A．弹力
B．磁力
C．摩擦力
D．万有引力
E．静电力
接触力
非接触力
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课堂导入
为什么距离会影响电荷间的相互
作用力？本质原因在哪里？
通过本节课的学习我们将会解决这个疑问。
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课堂导入
交流讨论
自学“电场”内容，讨论并回答以下问题：
电荷间的相互作用是如何发生的？
这一观点是谁提出来的？
用自己的语言描述：
什么是电场？电场具有什么样的特点？
电场有什么本领？
什么是静电场？
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知识讲解
梳理深化
1.电场：在电荷的周围存在着由它产生的电场。
电场是由法拉第提出的。
2.电荷之间通过电场相互作用。电场是客观存在的一种物质。
3.电场对放入其中的电荷有力的作用。
4.静电场：静止电荷产生的电场。
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知识讲解
例1．下列有关电场的说法中不正确的是（　　）
只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的意志而存在的
电荷间的相互作用是通过电场而产生的
电场只对静止的电荷有力的作用
D
巩固提升
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知识讲解
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
随堂小议
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知识讲解
B
A
场源电荷
试探电荷
以点电荷的电场为例：
试探电荷：
放入电场中探测电场性质的电荷，也叫检验电荷
试探电荷必须具备条件：
（1）体积足够小（看做点）；
（2）电量足够小（不影响源电场分布）。
场源电荷：
产生电场的电荷。
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知识讲解
分析：试探电荷q1、q2放在点电荷Q的电场中同一点P，它们受到
的静电力F与试探电荷所带电荷量q的关系。
规律：放在P点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比，跟该
点的试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q
及P点与场源电荷之间的距离r有关。
电场强度
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知识讲解
电场强度
放入电场中某点的电荷受到的静电力F与它的电荷量q的比值，
叫作该点的电场强度，用 E 表示。
公式：
单位：
方向：
与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，
与负电荷在该点所受的静电力的方向相反。
N/C
第 10 页
知识讲解
电场强度
物理意义：反映电场的强弱。
唯一性：
电场中某点的电场强度是唯一的，是由电场本身的性质，即形成电场的场源电荷与空间位置决定的。
电场中某点的电场强度等于F与q的比值（比值定义法），但与F、q均无关。
第 11 页
知识讲解
E
交流讨论
如图所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到
Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的
电场的电场强度是多大？方向如何？
Q
q
r
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知识讲解
电荷Q（场源电荷）的电荷量多少、距离。
交流讨论
E
某点电荷Q周围的电场强度大小与什么有关？
Q
q
r
第 13 页
知识讲解
如果以点电荷Q为中心，r为半径作一球面，
球面上各点的电场强度是否相同？
但方向不同 —— 电场强度不同。
Q为正电荷，电场强度的方向背离电荷；
Q为负电荷，电场强度的方向指向电荷。
-
+
球面上各点的电场强度 大小相等，
第 14 页
知识讲解
如果两个电荷量相等的正点电荷Q1、Q2放在如图所示的位置，
则q所在位置的电场的电场强度大小和方向是怎样的？
Q1
q
r
Q2
r
E1
E2
E
矢量和
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知识讲解
电场强度的叠加原理适用于点电荷的电场，是否也适用于其他带
电体的电场的电场强度叠加？
等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。
电场强度的叠加具有普遍性，适用于任何电场的电场强度
叠加，遵循平行四边形定则。
若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度
如何计算？
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知识讲解
与一个位于球心、电荷量相等的
点电荷在同一点产生的电场相同。
如何求解电荷分布均匀的球体外部某点的电场强度？
q
r
Q
分成若干小块（可看成点电荷），
用各点电荷的电场强度叠加计算。
等
效
Q
q
r
R
—— r是球心到该点的距离
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知识讲解
梳理深化
点电荷的电场
点电荷Q 的电场中任意点的电场强度的大小，与点电荷的电荷量
成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比。
公式：
方向：Q 为正电荷，E 的方向沿半径向外；
　　　Q 为负电荷，E 的方向沿半径向内。
（ k 是静电力常量，Q 是场源电荷的电荷量）
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知识讲解
公式
本质区别
适用范围
Q 或 q 的意义
关系
公式辨析：
定义式
决定式
一切电场
真空中点电荷的电场
q 表示引入电场的
试探电荷的电荷量
Q 表示产生电场的点电荷
（场源电荷）的电荷量
E 用 F 与 q 的比值表示，但与 F、q的大小无关
E 不仅用 Q、r 来表示，
　且 E∝Q，E∝
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知识讲解
电场强度的叠加
若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度
等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。
场强的叠加遵循平行四边形定则。
均匀带电球体（或球壳）在球外部产生的电场与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。
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知识讲解
交流讨论
演示实验：
在金属球上装上一束很轻的细丝
线（验电羽），用感应起电机使
金属球带电，可以看到验电羽在
电场的作用下呈一定的形状分布。
视频《电场线模拟实验》
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知识讲解
除了数学公式外，还可以怎样形象地描述电场中各点电场强度
的大小和方向？是哪位科学家先想到这个方法的？
画电场线时，依照什么原则？
法拉第首先想到采用电场线来描述电场。
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。
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知识讲解
根据以上分析，总结电场线的特征：
电场线是假想的，实际电场中并不存在。
电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小。
电场线不是闭合曲线：静电场的电场线起于正电荷或无限远，
止于无限远或负电荷。
电场线上每一点的切线方向，都和该点的电场强度方向一致。
电场线不会相交，也不会相切。
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知识讲解
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。
（1）正、负点电荷的电场线分布
空间立体的，不是平面的
离点电荷越近，电场线越密，场强越大
电场线不相交，不相切，不闭合
电场线起于正电荷或无穷远处，止于无穷远处或负电荷
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知识讲解
特点：
a、沿点电荷的连线，场强方向相同，大小先变小后变大
b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直
（2）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
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知识讲解
不等量异种点电荷的电场线分布
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知识讲解
（3）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
第 27 页
知识讲解
（4）点电荷与带电平板的电场线分布
电场线与导体表面垂直
等效为等量异种电荷的半个电场
第 28 页
知识讲解
匀强电场：
如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，
这个电场就叫作匀强电场。
匀强电场的电场线：
间隔相等的平行线。
梳理深化
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
－
常见的匀强电场
相距很近的一对带等量异种电荷的
平行金属板间的电场。
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知识讲解
不一定相同。
电场线 —— 假想曲线 ≠ 运动轨迹
电场线是直线
带电粒子只受静电力作用
或合力方向沿电场线所在直线
初速度为零
或初速度方向沿电场线所在直线
特殊情况：
运动轨迹和
电场线重合
E
F
v0
电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？
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知识讲解
练习1．如图是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）画出各点的场强方向
（3）把一负点电荷分别放在这三点，画出所受静电力方向
（4）该电场可能是正的点电荷产生的电场吗？
（5）若在B点静止释放一正电荷，试
大致画出该电荷的运动轨迹
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课堂检测
A
练习2．电荷量为10-9C的点电荷在某处受到的静电力是2×10-5N，
则该处的电场强度大小是（　　）
A． 2×104 N/C
B． 5×10-5 N/C
C． 2×10-14 N/C
D． 不能确定该处电场强度的大小
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课堂检测
练习3．如图所示，空间中 A、B、C 三点的连线恰好构成一直角三
角形，且∠C＝30°，AB＝L。在 B、C 两点分别放置一点电荷，它
们的电荷量分别是＋Q与－Q，静电力常量为 k 。求斜边 AC 的中点
D 处的电场强度。
解：由几何知识知，CD＝BD＝AB＝L；
B处电荷在D点的电场强度　　　　；
C处电荷在D点的电场强度　　　　；
D处的电场强度　　　　　　　　　　　。
EC
EB
ED
第 33 页
课堂检测
练习4．（多选）如图所示，在 y 轴上关于O点对称的A、B两点
有等量同种点电荷＋Q，在 x 轴上C点有点电荷－Q，且CO＝OD，
∠ADO＝60°，则下列判断正确的是（　　　）
A．O点电场强度为零
B．D点电场强度为零
C．若点电荷＋q从O点向C点运动，动能减少
D．若点电荷－q从O点向C点运动，动能减少
BD
第 34 页
课堂检测
AC
练习5．（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
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课堂检测
练习6．在x轴上有两个点电荷,一个带正电Q1,一个带负电-Q2,且Q1=2Q2.用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小,则在x轴上
A. E1 = E2之点只有一处;该处合场强为0.
B. E1 = E2之点共有两处;一处合场强为0,另一处合
场强为2 E2.
C. E1 = E2之点共有三处;其中两处合场强为0,另一
处合场强为2 E2.
D. E1 = E2之点共有三处;其中一处合场强为0,另两
处合场强为2 E2.
+Q1
-Q2
(-Q)
(+2Q)
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课堂检测