【課件】電場+電場強度+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

電場

電場強度人教版高中物理必修3第九章

靜電場及其應(yīng)用通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們將對電荷之間的作用力有一個更深層次的認(rèn)識。思考討論：在真空中兩個靜止點電荷它們又沒有直接接觸，它們之間的庫侖力是如何產(chǎn)生的呢？對于像萬有引力和靜電力這樣的非接觸物體之間存在的作用力，除了尋找力的作用規(guī)律外，人們還關(guān)心另一個更為深刻的問題：這些力是怎樣傳遞的？相隔一定距離的電荷之間的相互作用是怎樣發(fā)生的呢？這是一個曾經(jīng)使人感到迷惑，同時又引起各種猜想而且有過長期爭論的科學(xué)問題。在牛頓提出萬有引力定律之后，有不少科學(xué)家認(rèn)為萬有引力是一種既不需要媒介，也不需要經(jīng)歷時間，而是超越空間與時間直接發(fā)生的力，這種觀點被稱為超距作用。萊布尼茨超距作用觀點帶有神秘色彩，與人類的理智和科學(xué)追求不符，是許多科學(xué)家難以接受的，在引力作用怎樣發(fā)生的問題上，牛頓就堅決反對超距作用觀點，但未提出自己的見解，并聲稱“不作假說”！由于靜電力和萬有引力的諸多相似性，有不少學(xué)者提出靜電力也是一種超距作用。真正使人們擺脫這一困境的是一位對事物本性有深刻洞察力的科學(xué)家——英國人法拉第。19世紀(jì)30年代，英國科學(xué)家法拉第提出一種觀點，認(rèn)為在電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場。電荷之間通過電場發(fā)生相互作用。1.電場：存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)。一、電場??注意：電場以及磁場已被證明是一種客觀存在的物質(zhì)，場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，因而場也是物質(zhì)存在的一種形式。不過只有在研究運動的電荷，特別是運動狀態(tài)迅速變化的電荷時，上述場的物質(zhì)性才突顯出來。本章只討論靜止電荷產(chǎn)生的電場。2.靜電場：靜止電荷產(chǎn)生的電場。3.電場的基本性質(zhì)：

①電場對放入其中的電荷有力的作用；

②電荷之間的相互作用就是通過電場來傳遞的。4.電場力：電場對電荷有力的作用叫電場力。思考與討論：電場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，應(yīng)該怎樣研究它呢？電場是在與電荷的相互作用中表現(xiàn)出自己的特性的。電場最基本的性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用。因此，在研究電場的性質(zhì)時，可以將電荷放入電場中，從電荷所受的靜電力入手，定量的研究和描述電場。①場源電荷（Q）：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷叫作場源電荷，或源電荷。②試探電荷（q）：為了研究源電荷電場的性質(zhì)而引入的電荷量和線度足夠小的點電荷。1.場源電荷和試探電荷FA

+q+Q+q思考與討論：如圖，電荷+Q

周圍存在電場，把試探電荷+q分別放入電場中A、B

兩點，試大致畫出電荷+q受到電場力FA、FB？比較FA與FB，關(guān)于A、B兩處的電場有何看法？FB電場有強弱、有方向AB同一個試探電荷q在源電荷電場中不同的兩點受到的電場力大小不同，說明電場有強弱；同一個試探電荷q在源電荷電場中不同的兩點受到的電場力方向不同，說明電場有方向。那么，我們應(yīng)該如何定量的描述電場的強弱和方向呢？如果把一個很小的電荷q1

選為試探電荷，它在電場中某個位置受到的靜電力是F1，另一個同樣的電荷在同一位置受到的靜電力一定也是F1；我們可以推測，假如有一個電荷量為2q1的電荷放在這里，它受到的靜電力就是2F1。依此類推，電荷量為3q1的電荷放在這里，受到的靜電力是3F1……我們可以推測出試探電荷在電場中某點受到的靜電力F與試探電荷的電荷量q之比是一個常量。這個比值與試探電荷無關(guān)，是由電場本身決定的，所以更能反映電場本身的性質(zhì)，這個比值也許能反映電場的強弱。以上分析只能算是一種猜想和假設(shè)，它的正確性有待進(jìn)一步的檢驗。我們可以用點電荷的電場來進(jìn)行分析。如圖，在點電荷Q的電場中的P點，放一個試探電荷q1

，它在電場中受到的靜電力是F1

，根據(jù)庫侖定律：Qq1pr（1）同理，如果把試探電荷換成q2

，它在電場中受到的靜電力是F2

，有（2）由（1）（2）兩式可得：結(jié)論：比值F/q由與試探電荷q的電荷量大小無關(guān)，而與產(chǎn)生電場的場源電荷的電荷量Q及P點與場源電荷之間的距離r有關(guān)。進(jìn)一步分析可知：場源電荷電荷量越大，離場源電荷越近，比值F/q越大，試探電荷受到的電場力越大，電場越強，所以比值F/q可以反映電場的強弱。實驗表明：無論是點電荷的電場還是其他電場，在電場的不同位置，試探電荷所受的靜電力與它的電荷量之比一般說來是不一樣的。它反映了電場在各點的性質(zhì)，叫作電場強度。FA

+q+Q+qFBAB（1）定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的

比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強，用E表示。（2）定義式：（3）電場強度的單位：牛每庫，符號：N/C。2.電場強度如果1C的電荷在電場中的某點受到的靜電力是1N，那么該點的電場強度就是1N/C，即:（4）方向：規(guī)定，電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所

受的靜電力的方向相同，跟負(fù)電荷在該點所受的電場力的方向

相反。（5）物理意義：電場強度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量，與試

探電荷受到的靜電力大小無關(guān)。注意：電場中某一點的電場強度的大小和方向由電場本身決定，與放入的電荷無關(guān)。例題：在真空中A點有一正電荷Q=2.0×10-4C，把檢驗電荷q=2.0×10-6C的負(fù)電荷置于B點，他們相距離r=2m，如圖所示。求：q所在點的電場強度。三、點電荷的電場根據(jù)上式可知，以電荷量為Q的點電荷為中心作一個球面，則球面上各點的電場強度大小相等。1.電場強度（點電荷式）（1）正點電荷的電場

當(dāng)Q為正電荷時，電場強度E的方向

沿半徑向外。（2）負(fù)點電荷的電場

當(dāng)Q為負(fù)電荷時，電場強度E的方向

沿半徑向內(nèi)。2、點電荷的電場的場強方向兩個電場強度公式的比較適用范圍式中電荷的意義定義式，適用于一切電場僅適用于點電荷在真空中的電場q是試探電荷的電荷量，但E與q無關(guān)Q是場源電荷的電荷量，E與Q成正比練習(xí)1：關(guān)于場強公式E=F/q①和公式E=kq/r2②下列說法正確的是(

)

A．①式中的E不是電荷q所產(chǎn)生電場的場強，②式中的場強E是電荷q所產(chǎn)生電場的場強。B．①式中的F是放入某電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生這個電場的電荷。C．②式中的場強E是某電場的場強，q是放入此電場中的電荷D．①②兩式都只對點電荷產(chǎn)生的電場才成立。A練習(xí)2.關(guān)于電場強度,下列說法正確的是()A.E=F/q，若q減半，則該處的場強變?yōu)樵瓉淼?倍。B.E=kQ/r2中，E與Q成正比，而與r2成反比C.由E=F/q知，電場強度E跟電場力F成正比，跟放入電場中的電荷的電量q成反比D.電場中某點的場強方向就是該點所放電荷受到的電場力的方向B四.電場的疊加原理1.電場疊加原理：如果場源是多個點電荷，則電場中某點的電場強度等于各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。練習(xí).點電荷A和B，分別帶正電和負(fù)電，電荷量分別為4Q和Q，在A、B連線上,如圖所示，電場強度為零的地方在(

)A.B的左側(cè)B.A的右側(cè)C.A和B之間D.A的右側(cè)及B的左側(cè)A2.一個半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在球的外部產(chǎn)生的電場，與一個位于球心、電荷量相等的點電荷在同一點產(chǎn)生的電場相同，即式中的r是球心到該點的距離（r>R），Q為整個球體所帶的電荷量。五、電場線1.定義：如果在電場中畫一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，這樣的曲線叫做電場線。2.特點：①電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱。②靜電場的電場線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠(yuǎn)處點。③電場線不會相交，也不會相切。④電場線是假想的，實際電場中并不存在。⑤電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系。特點：（1）離點電荷越近，電場線越密，場強越大。（2）以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向不同。（1）正、負(fù)點電荷的電場中電場線的分布3.幾種常見的電場線分布及特點特點：①沿點電荷的連線，場強先變小后變大。②兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直。（2）等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布③在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的中點0等距離各點場強相等。④在中間連線上，O點場強最小，在中垂線上，O點場強最大。（3）等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況特點：①兩點電荷連線中點O處場強為0。③兩點電荷連線的中點到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏，場強先增大后減小。②兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0。（3）等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況特點：①兩點電荷連線中點O處場強為0。③兩點電荷連線的中點到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏，場強先增大后減小。②兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0。（4）勻強電場特點：①勻強電場是大小和方向都相同的電場，故勻強電場的電場線是平行等距同向的直線。②電場線的疏密反映場強大小，電場方向與電場線平行。（5）點電荷與帶點平板特點：電場線與導(dǎo)體表面垂直，在導(dǎo)體表面移動電荷，電場力不做功。思考與討論：電場線就是點電荷在電場中的運動軌跡，這個說法正確嗎？要使兩條曲線能重合，要滿足如下特殊條件：①電場線是直線；②電荷初速度為零或初速度方向與電場線在同一直線上；③電荷只受電場力作用。練習(xí)．以下說法正確的是（）A．電場線是電場中實際存在的線B．電場線是從正電荷(或無窮遠(yuǎn))發(fā)出，到負(fù)電荷或(無窮遠(yuǎn))終止的不封閉曲線C．一對正、負(fù)電荷的電場線不相交，但兩對以上正負(fù)電荷的電場線可能相交D．電場線的疏密程度反映電場強度大小，電場中沒有電場線的地方，場強為零BC練習(xí).如圖所示，空間有一電場，電場中有兩個點a和b，下列表述正確的是(

)A.該電場是勻強電場B.a點的電場強度比b點的大C.b點的電場強度比a點的大D.正電荷在