必修3 9.3 电场 电场强度(共27张PPT)

(共27张PPT)
9.3 电场 电场强度
第九章 静电场及其应用
人教版（2019）必修 第三册
学习目标
1.通过类比与实验模拟的方法建立电场的概念，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.通过电场强度概念的建立过程，进一步体会用物理量之比定义新物理量的方法。
理解电场强度的定义式、单位和方向。
3.知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式。会计算多个点电荷形成的电场的电场强度。
4.会用电场线描述电场。了解几种典型的电场线，体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法。
思考：为什么会出现这样的现象？你会解释产生这一现象的原因吗？
导入新课
通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。
电场
法拉第（英国）提出：
一、电场
2.基本性质：
电荷
电场
电荷
A
B
1.电场：
电荷之间的相互作用是通过电场发生的
电荷周围存在的一种特殊物质。
对放入其中的电荷有力的作用。
在电荷的周围存在着由它产生的电场。
作为试探电荷条件：
+q
+
+Q
场源电荷
原因：其存在对源电场的分布不造成影响；
可以精确检测电场各位置。
问题：在空间中放一个点电荷+Q，怎样检验电场是否存在？
场源电荷：
试探电荷：
二、电场强度
●带电荷量足够小
●体积足够小
检验
电荷
激发电场的电荷
带电荷量很微小的点电荷
1.认识电场的强弱和方向
观察与思考
结论：电场的强弱跟位置有关
⑴q不变，改变悬挂点：F静不同
⑵q不变，+Q 换为-Q ：F静反向
结论：电场有方向
+Q
+
+q
+
+
思考：电场有强弱，电场的强弱能否用静电力来表示？
分析：同一位置，电场的强弱应该是不变的，而静电力F随试探电荷电荷量的改变而改变,所以静电力不能表示电场的强弱。
2.猜测与验证
结论：
可以用该比值表示该点电场的强弱
在电场的同一点，F∝q，即
P
+q
F
猜想：某静电场中的P点，放一个带电荷量为q的试探电荷，试探电荷受静电力为F，则有
验证猜想
验证1：在P点，试探电荷受到的静电力与q成正比吗？
+q
F
F∝q
验证2：
在P点，
该值完全由电场本身的性质决定；
r不同，该比值不同。
结论：
该比值能够表示P点电场的强弱。
实例：点电荷的电场
P
+Q
+
单位：
⑴定义式：
概念：放入电场中某一点的试探电荷受到的静电力F 跟试探电荷的电荷量q 的比值，叫该点的电场强度。
比值定义法
E 与F、q无关
牛顿/库仑 (N/C)
3.电场强度
⑵物义:
由电场本身决定，与放入的试探电荷无关。
该物理量描述电场的力的性质。
⑶适用条件:
适用于一切电场（普遍适用）
⑷电场强度的方向——矢量性
F
E
F
E
规定：电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同。
+q
-q
可知：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向，
跟该点的电场强度方向_______。
+Q
+
-
+Q
+
+
相反
例题1 如图，带负电荷的导体A，在其附近B点放置q1＝-2.0×10－8C的电荷，测出该电荷受到的静电力F1=4.0×10－6 N，方向如图，则：
⑴B点电场场强多大？方向如何？
⑵在B点，将q1换为q2＝＋4.0×10－7C的电荷，其受力多大？此时B点场强多大？
⑶如果将B处电荷取走，B处的场强是多大？
思考：导体A电性如何？
⑴大小的决定式：
Q ：场源电荷
r ：电场中点到Q的距离
1.点电荷的电场
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
球形带电体与点电荷的等效
设均匀带电球体或球壳半径为R，电场中P点到球心距离为r（r>R）,则P点的场强为
r>R
适用条件：点电荷的电场
r
P
Q
r
P
Q
⑵特点
●球面上各点的电场强度大小相等，但方向不同；
●同一半径上场强方向相同，但大小不同。
方向背离电荷
方向指向电荷
思考：如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度什么关系？
同一半径上情况又如何？
负点电荷电场
正点电荷电场
-
+
●叠加原理：
●运算法则：
2.电场强度的叠加
某一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。
+
+
+Q
+Q
P
M
练一练 在两个等量异种点电荷连线的中垂线上有一点P，试作出P点的电场强度
方向。
定则
例题2 如图，真空中有两个点电荷Q1＝+9.0×10－8C和Q2＝-1.0×10－8C，分别固定在x轴的x＝0和x＝6cm的位置上。问：
⑴x轴上哪个位置的电场强度为零？
⑵x轴上哪些地方的电场强度方向是沿x轴的正方向的？
⑴由题意可知，电场强度为零的点一定在Q2的右侧，设该点坐标为x0，
则有 ,代入数据解得x0＝9cm
⑵在(0，6cm)区间电场强度是沿x轴正方向的；
根据问题⑴的分析可知，在x轴上大于9cm 的区域，电场强度的方向也沿x轴正方向。
解析：
Q1
Q2
1.电场线：
⑴切线：
⑵疏密：
b
a
Ea
Eb
>
物义：电场线是为形象描述电场而引入的假想线，是不存在的。
2.描述方法
EA
EB
EC
四、电场线
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
在同一幅图中，电场线的疏密反映电场强度的大小
3.电场线的特点
⑴在静电场中，电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远，是不闭合的曲线。
⑵同一电场的电场线在电场中不相交。
4.几种典型电场的分布
∞
∞

源头
收尾
-
⑴正、负点电荷的电场线分布
+
-
③在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直；
在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功。
⑵等量异种点电荷的电场线分布
①沿两点电荷间连线，中点场强最小；
②两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，
平行两点电荷连线指向负电荷。
中点场强最大，沿中垂线向外逐渐减小。
大小：
方向：
①两点电荷连线中点处场强 E =0
⑶等量同种点电荷的电场线分布
②沿中垂线，场强先增大，后减小；
方向：沿中垂线向外。
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。
1.定义：
五、匀强电场
各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。
2.电场线分布特点
间隔相等的平行直线。
针对练1 下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是 （ ）
C
针对练2 电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则 （　　）
A．E、F两点场强不同
B．A、D两点场强不同
C．B、O、C三点，O点场强最小
D．只在静电力作用下，电子在O点的加速度小于它在E点的加速度
C
1.（多选）一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则 （ ）
A、粒子带正电
B、粒子加速度逐渐减小
C、A点的场强大于B点的场强
D、粒子的速度不断减小
A
E
BCD
审题：已知哪些信息？
课堂小结
课堂检测
总结：利用电场线分析带电粒子的运动
1.问题实质：
力电结合，实为力学问题
2.关键：
抓住两条曲线的切线
轨迹线
电场线
切线
E（F库）方向（负电荷F库与E反向）
速度v方向
CD
电 场
产生
性质
电场强度
电场线
特点
常见的电场中的电场线
定义
定义
表达式
单位
方向
电 荷
正电荷
负电荷
相互作用
规律
电荷守恒定律
库仑定律
施加电场力
课堂小结
课堂小结