第三節(jié)電場電場強(qiáng)度課件

第三節(jié)電場電場強(qiáng)度12/6/20231（一）知識與技能1．知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，知道電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)．2．理解電場強(qiáng)度的概念及其定義式，會根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計算，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的．3．能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計算．4．知道電場的疊加原理，并應(yīng)用這個原理進(jìn)行簡單的計算．（二）過程與方法通過分析在電場中的不同點(diǎn)，電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系，使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱，即電場強(qiáng)度的概念；知道電場疊加的一般方法。（三）情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會分析和處理電場問題的一般方法。重點(diǎn)：電場強(qiáng)度的概念及其定義式難點(diǎn)：對電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計算12/6/20232一、電場1、電場的本質(zhì)和性質(zhì)12/6/202332.靜電場：靜止電荷產(chǎn)生的電場．3.場源電荷和試探電荷①激發(fā)電場的電荷稱為場源電荷．②用來檢驗電場是否存在的電荷稱為試探電荷

4.試探電荷的作用與特點(diǎn)①作用：用來檢驗電場是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的帶電體②特點(diǎn)：A.所帶的電荷量必須很小，使得它本身激發(fā)的電場對原有的電場不會有顯著的影響B(tài).它的幾何尺寸必須很小，是一個電荷量很小的點(diǎn)電荷12/6/202341.實(shí)驗表明，在電場中的同一點(diǎn)，比值F/q是恒定的；在電場中的不同點(diǎn)，比值F/q一般是不同的。2.F/q這個比值由電荷q在電場中的位置所決定，跟電荷q無關(guān)，是反映電場性質(zhì)的物理量。3.在物理學(xué)中，就用比值F/q來表示電場的強(qiáng)弱。

二、電場強(qiáng)度思考：怎樣來表示電場的強(qiáng)弱？能否直接用電場力的大小來表示電場的強(qiáng)弱？A·

·

+Qq、5q、-3qB4.定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。5.公式：E=F/q

它們共同的特點(diǎn)：用比值定義的物理量只與比值有關(guān)，而與比值中的兩物理量無關(guān)。12/6/202356.物理意義：電場強(qiáng)度是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量，其大小表示電場的強(qiáng)弱7.單位：牛/庫（N/C）8.方向：規(guī)定正電荷所受的電場力的方向為電場強(qiáng)度的方向。思考：場強(qiáng)的方向與負(fù)電荷的受力方向的關(guān)系？例題:如圖，在電荷Q周圍跟Q距離相等的不同點(diǎn)A、B放上試探電荷q，電荷q受到的電場力的大小是否相等？A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度是否相同？

.+Q.AB+q+q.12/6/20236三、點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)

思考：(1)Q是指場源電荷還是檢驗電荷？(2)E的大小與哪些因素有關(guān)？2.方向（“離+Q而去，向-Q而來”）12/6/20237四、電場的疊加:疊加原理：在幾個點(diǎn)電荷共同形成的電場中，某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，這叫做電場的疊加原理。

如果有幾個點(diǎn)電荷同時存在，在幾個點(diǎn)電荷共同形成的電場中，如何求某點(diǎn)的場強(qiáng)？

+Q1-Q2PE1.E2E12/6/20238例題:如圖，在真空中有兩個點(diǎn)電荷Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C，它們相距0.1m。求電場中A點(diǎn)的場強(qiáng)。（A點(diǎn)與兩個點(diǎn)電荷的距離r相等，r=0.1m。）Q2AQ112/6/20239五、公式比較(1)是場強(qiáng)的定義式，適用于任何電場。(2)是點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計算式，只適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場。12/6/20231012345

六、電場強(qiáng)度和電場力的對比分析

電場強(qiáng)度E

電場力F

僅指電荷在電場中的受力

是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量，其大小表示電場的強(qiáng)弱定義式：計算式：E的大小只決定于電場本身，與電荷q無關(guān)

F的大小由放在電場中某點(diǎn)的電荷q和該點(diǎn)的場強(qiáng)E共同決定E是矢量，其方向與正電荷(+q)在該點(diǎn)受到的電場力的方向相同F(xiàn)是矢量，其方向?qū)τ谡姾?+q),F與E同向；對于負(fù)電荷(-q),F與E反向

E的單位：F的單位：E=F/q

F=qE牛/庫(N/C)牛(N)12/6/202311鞏固練習(xí)例：電場中有一點(diǎn)P，下列說法正確的是A、若放在P點(diǎn)電荷的電量減半，則P點(diǎn)的場強(qiáng)減半B、若P點(diǎn)沒有檢驗電荷，則P點(diǎn)的場強(qiáng)為零C、P點(diǎn)的場強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場力越大D、P點(diǎn)的場強(qiáng)方向為檢驗電荷在該點(diǎn)的受力方向C12/6/202312七、電場線1．電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向，電場線不是實(shí)際存在的線，而是為了形象描述電場而假想的線．2．電場線的特點(diǎn)(1)電場線從正電荷或無窮遠(yuǎn)出發(fā)終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)(2)電場線在電場中不相交不相切(3)在同一電場里，電場線密的地方場強(qiáng)大；即電場線越密的地方，場強(qiáng)越大；電場線越稀的地方，場強(qiáng)越小(疏密程度表示場強(qiáng)的大小)（4）曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的場強(qiáng)的方向相同

（5）電場線是假想的曲線，并不真實(shí)存在（6）電場線不是帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡.只有當(dāng)電場線為直線,點(diǎn)電荷初速為零或初速度方向與電場方向一致且只受電場力作用時,點(diǎn)電荷的軌跡才會與電場線重合,就是說點(diǎn)電荷在這種條件下才會沿電場線運(yùn)動.12/6/2023133.幾種常見電場中電場線的分布及特點(diǎn)（1）正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布[特點(diǎn)a.離點(diǎn)電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大；b.以點(diǎn)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(qiáng)大小處處相等，方向不同。光芒萬丈萬箭穿心12/6/202314（2）等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中的電場線分布攜手合作相依為命特點(diǎn)a.沿點(diǎn)電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大；b.兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上，場強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(中垂線)垂直；c.在中垂面(中垂線)上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0等距離各點(diǎn)場強(qiáng)相等。12/6/202315（3）等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中電場線分布[特點(diǎn)]a.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為0；b.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場線非常稀疏，但場強(qiáng)并不為0；c.兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)電場線先變密后變疏。勢不兩立反目成仇背道而馳12/6/202316（4）點(diǎn)電荷與帶電平板的電場中電場線的分布[特點(diǎn)]a.以點(diǎn)電荷向平板作垂線為軸電場線左

右對稱；b.電場線的分布情況類似于等量異種電荷的電場線分布，而帶電平板恰為兩電荷連線的垂直平分線；

c.在帶電平板表面場強(qiáng)與平板垂直單相思12/6/202317八、勻強(qiáng)電場[特點(diǎn)]a.勻強(qiáng)電場是大小和方向都相同的電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距的直線b.電場線的疏密反映場強(qiáng)大小，電場方向與電場線平行C.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中受到恒定外力的作用12/6/202318例5.在x軸上有兩個電荷，一個帶正電荷量Q1，另一個帶負(fù)電荷量Q2，Q1=2Q2，用E1和E2分別表示兩個電荷所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小，則在x軸上()E1=E2的點(diǎn)只有一處，該處合電場強(qiáng)度為0E1=E2的點(diǎn)只有兩種，一處合電場強(qiáng)度為0，另一處合電場強(qiáng)度為2E2C.E1=E2的點(diǎn)只有三處，其中兩處合電場強(qiáng)度為0，另一處合電場強(qiáng)度為2E2D.E1=E2的點(diǎn)有三處，其中一處合電場強(qiáng)度為0，另兩處合電場強(qiáng)度為2E212/6/202319例6.一帶電粒子從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，軌跡如圖中虛線所示。不計粒子所受重力，則()A.粒子帶正電荷B.粒子加速度逐漸減小C.A點(diǎn)的速度大于B點(diǎn)的速度D.粒子的初速度不為零ABE12/6/202320九、電場線與帶電粒子在電場中運(yùn)動軌跡的比較1．電場線是為了形象地描述電場而引入的假想的曲線，規(guī)定電場線上每點(diǎn)的切線方向為該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，也是正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向．運(yùn)動軌跡是帶電粒子在電場中實(shí)際通過的徑跡，徑跡上每一點(diǎn)的切線方向為粒子在該點(diǎn)的速度方向．因此，不能認(rèn)為電場線就是帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡．2．只有當(dāng)電場線是直線，只受電場力作用，且?guī)щ娏Ｗ映跛俣葹榱慊虺跛俣确较蛟谶@條直線上時，運(yùn)動軌跡才和電場線重合，這只是一種特殊情況．12/6/202321十、電場線與場強(qiáng)的關(guān)系原則：根據(jù)電場線的疏密可以比較場強(qiáng)的大小．1.若是正點(diǎn)電荷電場中的一條電場線，由點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式可知：EA>EB；2.若是負(fù)點(diǎn)電荷電場中的一條電場線，則有EB>EA；3.若是勻強(qiáng)電場中的一根電場線，則有EA＝EB.

12/6/202322十一.場強(qiáng)疊加原理和等量電荷周圍的場強(qiáng)討論12/6/2023231．等量同種電荷(1)兩者連線上的場強(qiáng)(如圖甲)，不論是兩電荷之間還是左右兩側(cè)都關(guān)于中點(diǎn)對稱，取向右為場強(qiáng)的正方向，場強(qiáng)與空間位置的關(guān)系如圖乙所示．兩電荷的連線中點(diǎn)場強(qiáng)為0，從中點(diǎn)向電荷靠近場強(qiáng)逐漸增大；在電荷外側(cè)，離電荷越遠(yuǎn)場強(qiáng)越小，逐漸趨近于零．12/6/202324(2)兩者連線的中垂線上的場強(qiáng)(如圖甲)：連線兩側(cè)的場強(qiáng)關(guān)于連線對稱，取向上為正方向，場強(qiáng)與空間位置的關(guān)系如圖乙所示．

兩電荷的連線中點(diǎn)場強(qiáng)最小等于零．因無限遠(yuǎn)處場強(qiáng)也為零，則沿中垂線從連線中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處，電場強(qiáng)度先增大后減小，中間某位置必有最大值．12/6/2023252．等量異種電荷(1)兩者連線上的場強(qiáng)(如圖甲