1.4 点电荷的电场 匀强电场 (共20张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第三册

(共20张PPT)
第一章 静电力与电场强度
第4节 点电荷的电场 匀强电场
1.能推导点电荷的电场强度公式，并进行有关计算。
2.知道电场强度的叠加原理，并能用这一原理进行简单计算。
3.知道匀强电场的概念，并进行有关计算。
如图 所示，将点电荷Q置于O点，另取一任意点P，与O点的距离为r，把一个试探电荷 q 放在 P 点，由库仑定律可知，它受到的静电力大小为
01 点电荷的电场
根据电场强度的定义式可得
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。
+
-
两个场强公式对比
02 电场强度的叠加
单个点电荷产生的场强规律很明显，那多个点电荷产生的电场又有什么样的规律呢？
+Q
＋Q
+Q
-Q
独立性：各个场强对电荷的作用互不影响
1.电场中任意一点的总场强等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和，这就是场强叠加。
2.一个半径为R的均匀带电球体（球壳）在外部产生的电场：
r
P
r
P
（r >R）
与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同
Q：整个球体所带的电荷量
r：该点到球心的距离
→微元分割法
例题：如图所示，有两个相距l的等量异种点电荷-q 和 +q。0 点为两点电荷连线的中点，P为连线延长线上的一点，与O点相距r。试求P点的电场强度。
分析：根据场强叠加原理，P点处的电场强度等于两个点电荷在该处电场强度的矢量和。两个点电荷的电荷量大小相等，P点到+q的距离小于到-q的距离，由点电荷的电场强度公式可知，+q在P点的电场强度大于-q在P点的电场强度，合场强的方向与+q在该点电场强度的方向相同。
解：P点到-q和+q的距离分别为r+和r - ，则-q 和 +q 在P点产生的电场强度大小分别为
二者的方向相反，它们的合场强大小为
电场强度的方向水平向右
运用场强叠加原理进行矢量运算，与力学中进行矢量运算的方法相同。一般是先确定相关物理量的大小和方向，再根据矢量运算法则进行计算。
03 匀强电场
1.定义：
思考：匀强电场的电场线是什么样的？
电场强度大小相等
疏密均匀
电场强度方向相同
平行直线
电场中各点的电场强度大小相等，方向相同的电场就叫做匀强电场。
2.电场线的特点：
+
+
+
+
+
+
+
+
+
平行的等间距的直线
带有等量异号的金属板，如果两板间距很近，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场。在两版的外面几乎没有电荷。
例题：图为密立根油滴实验示意图。一个很小的带电油滴悬在电场强度为E的电场中，调节电场强度，使作用在油滴上的电场力与重力平衡。如果E=4.0×105N/C，油滴受到的重力 G=1.8×10-13N，电子的电荷量大小e=1.6×10-19 C，求油滴电荷量与电子电荷量大小的比值。
分析：油滴在电场力与重力作用下处于平衡状态，据二力平衡可求出油滴电荷量，进而可求出油滴电荷量与电子电荷量大小的比值。
解：油滴在电场力与重力的作用下平衡，有
qE=G
q=
油滴电荷量与电子电荷量大小的比值为2.8
因实验有误差，每次具体测量得出的结果不一定是整数倍，整数倍的结果是通过数据处理分析后得出的。
变式：如图所示,用绝缘细线将质量m=4×10-3 kg的带电小球(视为质点)悬挂在天花板上,空间中存在电场强度方向水平向右、大小E=1×104 N/C的匀强电场,小球静止时细线与竖直方向的夹角θ=37°,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)小球所带电荷量。
(2)细线的拉力的大小。
解： (1)小球受到的电场力方向向右,与电场强度方向相同,所以小球带正电。小球在如图所示的力的作用下处于平衡状态。
由平衡条件得qE=mgtan θ
解得q=3×10-6 C。
(2)由平衡条件有FTcos θ=mg
得细线的拉力FT=5×10-2 N。
A.在①式中,电场强度E是电荷q所产生的
B.在②式中,电场强度E是Q所在处的电场强度
C.在①式中,电场强度E与电荷量q的大小无关,在②式中,电场强度E是电荷Q产生的
D.①式中的q必须是单位正电荷
1.公式① 和公式②分别为电场强度的定义式和点电荷的电场强度公式,下列说法中正确的是( )
C
2.如图所示，在等边三角形ABC的三个顶点上，固定三个正点电荷，电荷量的大小关系为q′＜q，则三角形ABC的几何中心处电场强度的方向（ ）
A.平行于AC边
B.平行于AB边
C.垂直于AB边指向C
D.垂直于AB边指向AB
C
3.如图所示的空间内固定着一对异种点电荷P、O,P的电荷量是O电荷量的4倍,M为空间中的一点,POM构成一直角三角形,∠MPO=30°,P、O、M三点均在纸面内。M点电场强度的方向( )
A.水平向右
B.水平向左
C.与M、O连线的夹角为30°斜向右下方
D.与M、O连线的夹角为60°斜向右下方
D
4.（多选）如图所示，金属板带电量为＋Q，质量为m的金属小球带电量为＋q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α，小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L。下列说法正确的是（　　）
BC
一、点电荷电场
二、电场强度的叠加
①电场强度的叠加→平行四边形
②带电体不能看成点电荷的情况→微元分割法
三、匀强电场
电场中各点的电场强度大小相等，方向相同的电场就叫做匀强电场。