1.3 电场 电场强度 课件 (共28张PPT) -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

(共28张PPT)
第一章 静电场的描述
第3节 电场 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？
库仑力与平时遇到的弹力、摩擦力有没有区别？与我们学过的哪些力有点类似？
重力、磁极间的相互作用力
非接触力
01 电场
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
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
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
+
F
+
F
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
【观察与思考】
（1）把两个带电量均为的试探电荷分别放置在电量为的固定小球两边，使它们与固定小球间距离不相等，观察两个试探电荷在电场不同位置受到的电场力是否相同。
现象表明：电场中不同点的电场强弱不同。
现象表明：电量不同的试探电荷在电场的同一点上受到的电场力的大小不同。
（3）保持试探电荷的电量及位置不变，改变固定小球所带的电量，观察实验现象。
（2）移动电量为的固定小球，使它处于两试探电荷的正中央，再给两个试探电荷分别带上 和的电量，如图所示。比较它们受到的电场力。
大量实验表明：在电场中的同一点，电场力的大小 与试探电荷的电量 之比是恒定的，与试探电荷的电量无关，它只与场源电荷以及试探电荷在电场中的具体位置有关，与 的比值反映了电场自身的某种性质。
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
03 点电荷的电场
点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？
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。
+
-
Q ：场源电荷
r ：电场中点到Q的距离
两个场强公式对比
【讨论与交流】把一个试探电荷+q放在电场中的一点A上，其受到电场力的大小为F，方向向东；如果把试探电荷+q取走，则该点的场强是否为零？
提示：不为零，场强与试探电荷无关
04 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。
例1　(多选)关于电场，下列说法正确的是(　　 )
ABC
A.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对放在其中的电
　荷有力的作用
C.电场是一种物质，它与其他物质一样，不依赖我们的感觉而客观存在
D.电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中
例2　如图所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B
　处放置一个q1＝－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的静电力
　F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则：
　(1)B处电场强度多大？方向如何？
　(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处电场强度多大？
　(3)如果将B处电荷拿走，B处的电场强度是多大？
例3　(2023·广东惠州高二期末)对于由点电荷Q产生的电场，下列说法正确的
　是(　　)
C
例4　如图所示，真空中，带电量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则：
思考:电场看不见，摸不着，怎样才能形象的描述电场呢
05 电场线
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
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。
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。
5.匀强电场
（1）定义：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）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。
观察图中的电场线，从中能发现什么规律？
例1　如图所示为静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是(　　)
C
A.这个电场可能是负点电荷形成的
B.C点处的场强为零，因为那里没有电场线
C.点电荷q在A点受到的静电力比在B点受到的静电力大
D.负电荷在B点时受到的静电力的方向沿B点切线方向
例2　如图所示，水平面上有一个固定光滑斜面，倾角为45°。现要使一个质量为m，电荷量为q的带正电小球静止在斜面上，可以施加不同方向的匀强电场。已知重力加速度为g。
　(1)若场强方向竖直向上，求场强大小E1；
　(2)若场强方向水平向左，求场强大小E2；
　(3)电场朝什么方向时，场强最小，求最小的场强E3。
例3　(2023·江西南昌高二期末)如图所示，A项中的a、b是以点电荷Q为圆心的圆周上的两点，B项中的a、b是等量异种电荷连线中垂线上相对于垂足O对称的两点，C项中a、b为等量同种电荷连线中垂线上相对于垂足O对称的两点；D项中a、b是等量同种电荷连线上相对于中点O对称的两点，则a、b两点场强相同的是(　　)
B
例4　两个带等量正电的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图所示，仅在静电力作用下，关于电子的运动，下列说法正确的是(　　)
C
A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大
B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
C.电子运动到O点时，加速度为零，速度最大
D.电子通过O点后，速度越来越小，一直到速度为零为止