1.3 电场与电场强度 (共30张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第三册

(共30张PPT)
第一章 静电力与电场强度
第3节 电场与电场强度
相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。电荷间的相互作用是通过什么发生的？
通过起电机使人体带电，人的头发会竖起并散开。为什么会出现这种现象？
1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。知道场是物质存在的形式之一。
2.理解电场强度的定义式、单位和方向。
3.会用电场线描述电场。了解几种典型场的电场线。
01 电场及电场力
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)。
法拉第
B
A
F
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。
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
两正电荷相互作用的示意图
1.电场的定义：
电荷周围客观存在的一种特殊物质。
物质存在的两种形式
实体 :由分子组成，看得见，摸得着
场:看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在。
由静止的电荷产生的电场叫静电场。
2.静电场：
3.基本性质：
对放入其中的电荷有力的作用，即电场力。
电荷A
电荷B
电场
A对B的作用力，就是A的电场对B的作用力
B对A的作用力，就是B的电场对A的作用力
产生
作用于
产生
作用于
只要是带电体，周围都可以产生电场。电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。
02 电场强度
1.场源电荷与试探电荷
（1）场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷或源电荷
试探电荷的特点：
②体积很小：
③电性任意：
①电荷量小：
为了使它放入后不影响原来要研究的电场
为了便于用它来研究电场各点的性质。可以看作点电荷
可以是正电荷也可以是负电荷
（2）试探电荷：放入电场中用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷
思考1：用绝缘细线将带同种电荷的试探电荷q分别悬挂于图中 P1、P2、P3位置，细线偏离竖直方向的角度相同吗？
细线偏离竖直方向的角度不同，这说明q所受的电场力不同，电场力与试探电荷所处的位置有关。
思考2：若将试探电荷置于电场中某点，增加其电荷量，细线偏离竖直方向的角度相同吗？
增加电荷量，细线偏离竖直方向的角度不同，q所受的电场力增大，电场力与试探电荷所带电荷量有关。
不同的试探电荷在同一点所受静电力不同，而在某一位置电场的强弱应该是确定的。所以不合适直接用静电力来描述电场的强弱。
思考3：不同试探电荷在同一位置所受静电力是不同的，能否找一个确定的量，一个与试探电荷无关的量呢？
r
场源电荷Q
试探电荷q
将电荷量不同的试探电荷，放在同一电场的同一点，所受的静电力情况如下：
是个常量
试探电荷 q1 2q1 3q1 …… nq1
静电力 F1 2F1 3F1 …… nF1
电场强度也是通过物理量之比定义的新物理量。
2.电场强度
E
注意：该式适用于一切电场。
（1）定义：放入电场中某一点的试探电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 之比，叫作该点的电场强度，简称场强，用 E 表示。
（2）定义式：
（3）单位：牛每库，符号为 N/C
试探电荷的电荷量
（4）电场强度是矢量，遵循平行四边形法则。
（5）物理意义：反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。
（6）电场强度的方向
①与正电荷在该点所受的静电力的方向相同
②与负电荷在该点所受的电场力的方向相反
+Q
+q
F
E
+Q
-q
E
F
例题：地球周围存在电场。电荷量为1.0×10-7C的试探电荷在地球表面某处受到的电场力的大小为1.5×10-5N，方向竖直向下。求该点的电场强度。
解：已知电荷量q= 1.0×10-7C，电场力大小F=1.5×10-5N。
设电场强度大小为E，由电场强度定义式得
该点电场强度的方向竖直向下。
电场强度是矢量。求解电场强度时，如果没有明确要求，不仅要求出其大小，还要确定其方向。可将电场力和电荷量的绝对值代入公式E=计算电场强度的大小，再根据电荷受力的方向判断电场强度的方向。
策略提炼
03 电场线
1.电场线：画在电场中的一条条有方向的曲线。
（1）曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向；
（2）在同一幅图中，电场线的疏密反应电场强度的小大。
EA
EB
A
b
a
B
Ea
Eb
>
电场线是为形象描述电场而引入的假想线
2.描述方法：
（1）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；
（2）电场线在电场中不相交（同一点的电场不能有两个方向）；
（3）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。
（4）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。
（5）不能用带电粒子在电场中运动的轨迹来描绘电场线。
3.电场线的特点
4.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。
+
（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。
（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。
（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）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.下列关于电场强度的说法中正确的是( )
A. 负电荷在电场中某点所受静电力的方向就是这点电场强度的方向
B. 在电场中某点不放电荷，则该点的电场强度一定为零
C. 电场中某点的电场强度等于试探电荷在该点受到的静电力与电荷量的比值
D. 正电荷在电场中某点所受静电力的方向与电场强度方向相反
C
2.关于电场力和电场强度，以下说法正确的是( )
A. 一点电荷分别处于电场中的、两点，电荷受到的电场力大则场强大
B. 在电场某点如果没有检验电荷，则电场力为零，电场强度也为零
C. 电场中某点没有电场线，则该点的场强为零
D. 一检验电荷在以一个点电荷为球心，半径为的球面上各点所受电场力相同
A
3.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，下图为点电荷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为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量
B. a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量
C. a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量
D. a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量
A
4.如图所示,一个质量m=4×10-3 kg的带电小球,用绝缘细线悬挂于电场中,小球静止时,发现细线与竖直方向的夹角θ=30°,已知小球所带电荷量q=-1×10-5 C,重力加速度g取10 m/s2,则小球所在位置的电场强度E的最小值为多少 方向如何
答案： 2×103 N/C 垂直于细线斜向下
一、电场及电场力
②基本特性：
对放入其中的电荷有力的作用，即电场力
①电场：电荷周围客观存在一种特殊物质
二、电场强度
①单位：牛/库(N/C)
②矢量：
规定：沿正试探电荷的F方向
③定义式，适用于所有电场。
电场各点本身的性质
三、电场线
1.定义：如果在电场中画一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线叫做电场线。
2.电场线的特点
3.常见电场中的电场线分布