1.4 点电荷的电场 匀强电场 课件 (共24张PPT) 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第三册

(共24张PPT)
第4节 点电荷的电场 匀强电场
第一章 静电力与电场强度
学习目标
1.能推导点电荷的电场强度公式。
2.掌握电场强度的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。
3.知道匀强电场的概念，并进行有关计算。
1.复习回顾：电场强度的定义、定义式、方向。
2.下图A、B两点的场强大小是否相等？方向是否相同？ A、B两点的场强是否相同？
+Q
A
B
我们该如何形象的描述电荷周围的电场呢？
在电荷量为Q的点电荷形成的电场中，与之相距为r的试探电荷电荷量为q，根据库仑定律，试探电荷的受力为：
根据电场强度的定义：
两个公式联立可计算出该点电场强度的大小为：
点电荷的电场
1.点电荷Q所产生的电场中，某一点的电场强度与该点电荷的电荷量成正比与该点电荷距离的平方成反比。
2.该公式只能用于点电荷形成的电场
由公式可知：
公式 E= E=
本质区别 定义式 决定式
意义及用途 给出了一种量度电场强度大小的方法 指明了点电荷电场强度大小的决定因素
适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场
关系理解 E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q的大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝
两种公式的区别
与点电荷相距 r 的球面上各点的电场强度方向
点电荷电场的方向
当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外(如图甲)；
当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内(如图乙)。
+
Q
-
Q
球面上各点的电场强度有什么关系？
r
r
r
+
Q
由 可知，同球面各点场强大小相等，方向均背离球心。
(1)根据公式E＝可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷
量Q成正比，与r2成反比。(　　)
(2)由E＝可知，在以Q为球心，r为半径的球面上，各处场强相同。(　　)
(3)在点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q。 (　　)
(4)由E＝可知，在离点电荷非常近的地方(r→0)，电场强度E可达无穷大。 (　　)
√
×
×
×
下列关于电场强度的公式E=和E=k的几种不同的理解，正确的是（　 ）
B
A.由E=可知，E与F成正比，与q成反比
B.在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比
C.在点电荷Q的电场中，当r→0时，E→∞;当r→∞时，E→0
D.以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相同
电场强度叠加原理
在几个点电荷共同形成的电场中，电场中任意一点的总电场强度等于各个点电荷在该点各自产生的电场强度的矢量和。
A
+Q
-Q
E1
E2
E
(1)独立性——各个场源电荷产生的电场互不干扰.
(2)叠加原理——只有同时作用在同一区域内的电场才可以进行叠加.电场强度叠加遵循平行四边形定则.
一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同(如图)。
r
Q
P
r
Q
P
注意： 一个比较大的带电体不能看做点电荷。在计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每块足够小，就可以把每小块所带的电荷看做点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。
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。
如图，在真空中有两个点电荷和，它们相距0.1m。A点与两个点电荷的距离r相等，r=0.1m。求电场中A点的场强？
Q2
A
Q1
【解析】Q1和Q2在A点的场强分别为E1和E2，大小相等，方向如图所示。合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q1和Q2的连线平行。
E1
E2
E
合场强E的大小为E= E1cos60°+ E2cos60°
= 2E1cos60°
代入数值得：E=2.7×104 N/C
Q2
A
Q1
1.定义：如果电场中各点的电场强度大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。
2.特点：
(1)匀强电场的电场线是相互平行且等距的直线；
(2)电场线的疏密程度相同，即电场线分布均匀。
+
+
+
+
+
+
+
+
+
匀强电场
3.举例：两块等大、正对的、带等量异种电荷的平行金属板相互靠近时，它们之间的电场(边缘除外)可以看作匀强电场。
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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。
用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为m=1.0×10-2 kg，所带电荷量为q=+2.0×10-8 C，现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10 m/s2，则匀强电场的电场强度E大小为（ ）
A.5×106 N/C　　　　　 B. ×106 N/C
C. ×106 N/C D.5×106 N/C
B
点电荷的电场
场强叠加原理
匀强电场
遵循平行四边形定则
表达式：
方向
定义
特点
点电荷的电场
匀强电场