1.3 静电场 电场强度和电场线 课件-2024-2025学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册(共31张PPT)

(共31张PPT)
第一章 静电场
1.3静电场 电场强度和电场线
教科版（2019）高中物理必修第三册
目 录
1
2
3
4
新课导入
学习目标
新课讲解
经典例题
5
课堂练习
6
课堂小结
例如：
接触力：弹力、摩擦力等
非接触力：万有引力（重力）、磁力、库仑力等
万有引力的传递是通过万有引力场
——电场
磁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？
学习目标
19世纪30年代，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（electric field)。
一、电场
法拉第（1791-1867）
B
A
F
F
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
一、电场
1.定义：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质
2.电场的基本性质：对放入电场的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。
电场看不见、摸不着的但又客观存在的特殊物质。
电场像分子、原子等实物粒子一样具有能量。
电荷
电场
电荷
A
B
3.静电场：静止电荷产生的电场，叫作静电场。
一、电场
FA
B
A
+q
+Q
+q
【探究1】如图，电荷+Q周围存在电场，把试探电荷+q分别放入电场中A、B两点，试大致画出电荷+q受到电场力FA、FB？
FB
比较FA与FB，关于A、B两处的电场有何看法？
电场有强弱、有方向
电场的强弱和方向与空间位置有关
q是用来检验电场的电荷——检验电荷或试探电荷
Q是被检验的电荷——场源电荷或源电荷
对试探电荷的要求：
电量足够小：对场源电荷的分布不产生明显影响，不改变原电场
体积足够小：可以精确检测电场各位置
二、电场强度
试探电荷在电场中某点受到的力F与试探电荷的电荷量q成正比：
是比例常数，与无关
【探究2】电场是一种客观存在，某一位置的电场应该是确定的。
寻找一个不变的量
二、电场强度
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。
2.表达式：
3.单位：
定义式，适用于任意电场
（比值法定义）
注：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。
二、电场强度
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
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。
二、电场强度
+Q
∴ 该点的场强为
F
E
利用场强的定义式和库仑定律推导
+q
如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。
三、点电荷的电场
适用范围 公式中电荷的意义
定义式，适用一切电场。
决定式，仅适用于点电荷的电场
是检验电荷，与无关
是场源电荷，与成正比
三、点电荷的电场
+Q
-Q
E1
E2
E
空间中存在多个场源电荷，如图，如何求电场中某点(如A点)的电场强度？
O
A
结论：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
四、电场强度的叠加
如何求均匀带电球体周围的电场？
可以证明：半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相等。
四、电场强度的叠加
电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，我们还可以用什么方法形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向呢？
法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。
法拉第
五、电场线
1.电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线。
2.电场线的特点
（1）曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
五、电场线
（2）电场线总是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，因此电场线不是闭合曲线；
（3）电场线在电场中不相交（同一点的电场不能有两个方向）；
（4）在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏。
（5）电场线并不是真实存在的，只是为了描述电场方便而假想的线。
（6）不能用带电粒子在电场中运动的轨迹来描绘电场线。
2.电场线的特点
五、电场线
3.常见电场线
（1）孤立的正、负点电荷的电场线
-
正电荷的电场线
负电荷的电场线
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。
五、电场线
3.常见电场线
（2）等量异种点电荷的电场线
①两电荷的连线上:a.各点电场强度的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的电场强度最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；b.两电荷的连线上，任一点c与它关于O点对称的点d的电场强度相同。
五、电场线
3.常见电场线
（2）等量异种点电荷的电场线
②两电荷连线的中垂线上:a.各点的电场强度方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的电场强度最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；b.中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等方向相同。
五、电场线
3.常见电场线
（3）等量同种点电荷的电场线
①两电荷的连线上：a.每点电场强度的方向由该点指向O点，大小由电场强度为零的O点开始向两端逐渐变大；b.任意一点c与该点关于O点的对称点d的电场强度大小相等、方向相反。
3.常见电场线
（3）等量同种点电荷的电场线
②两电荷连线的中垂线上:a.O点和无穷远处的电场强度均为零，所以在中垂线上，由O点开始，沿中垂线向两边电场强度先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；b.中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等、方向相反。
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。
实例：相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场(忽略边缘)可以看做匀强电场。
六、匀强电场
课堂练习
1.下列说法中正确的是( )
A.根据 可知，电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比
B.电场中某点的电场强度 ，与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
C.电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
D.公式 和 只适用点电荷形成的电场
B
课堂练习
答案：B
解析：AB.根据比值定义法，有
可知，电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力无关，只是在数值上等于二者比值而已。故A错误；B正确；
C.电场中某点的电场强度方向即带正电的试探电荷在该点的受力方向。故C错误；
D.公式 是定义式适用于任何电场，
为真空中点电荷的决定式只适用点电荷形成的电场。故D错误。
课堂练习
2.关于静电场的电场线，下列说法正确的是( )
A.电场强度较大的地方电场线一定较密
B.沿电场线方向，电场强度一定越来越小
C.沿电场线方向，电场强度一定越来越大
D.电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹
A
课堂练习
答案：A
解析：A项:电场线的疏密表示场强的强弱，那么电场强度较大的地方电场线一定较密，故A正确;
BC项:沿着电场线的方向，电势会降低，因此沿电场线方向电势越来越低;但电场线不一定越来越疏，则场强不一定越来越小，电场线也不一定越来越密，则场强不一定越来越大，故BC错误;
D项:电场线不一定与带电粒子的轨迹重合，只有电场线是直线、只受电场力或合力方向与电场力方向在一条直线上，且带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时电场线才与带电粒子的轨迹重合，故D错误.
课堂练习
3.(多选)如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中，O是两点电荷连线的中点，E、F是两点电荷连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O点对称，则( )
A.A、D两点场强大小相等，方向相反
B.B、C两点场强大小和方向都相同
C.E、O、F三点比较，O点场强最大
D.B、O、C三点比较，O点场强最大
BC
课堂练习
答案：BC
解析：A.等量异种点电荷的电场分布如图所示
由图可知，A、D两点场强大小相等，方向均向左，故A错误；
B.B、C两点场强大小相等，方向均向右，故B正确；
C.在两点电荷连线的中垂线上，O点场强最大，故C正确；
D.在两点电荷连线上，O点场强最小，故D错误。
电 场
施 以 电 场 力
产 生
电场强度
电场线
特点
常见的电场线
定义
内容
表达式
单位
方向
电 荷
正电荷
负电荷
遵从规律
电荷守恒定律
库仑定律
课堂小结
感谢观看
THANK YOU