電場 電場強度 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

9.3電場電場強度問題與目標(biāo)1.知道電場是一種物質(zhì)，了解電場的物質(zhì)性。2.了解電場強度，體會用物理量之比定義新物理量的方法。能用電場強度描述電場的性質(zhì)，知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規(guī)定的。3.能根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義推導(dǎo)點電荷電場強度的計算式，并能用此公式進行相關(guān)的計算。4.知道電場強度的疊加原理，并能應(yīng)用這一原理進行簡單的計算。5.會用電場線描述電場，學(xué)會建立電場線這一物理模型，體會物理模型在研究具體問題時的重要作用，能用電場線模型分析電場中比較簡單的問題，并得出結(jié)論。在問題分析和論證過程中，能使用證據(jù)說明自己的觀點。6.知道勻強電場的概念。新課引入上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了庫侖定律，請回憶庫侖定律的內(nèi)容是什么？真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。這個規(guī)律叫作庫侖定律。思考討論：在真空中兩個靜止點電荷它們又沒有直接接觸，這種相互作用是如何產(chǎn)生的呢？例如：接觸力：彈力、摩擦力等非接觸力：萬有引力（重力）、磁力、庫侖力等萬有引力的傳遞是通過萬有引力場——電場

磁力的傳遞是通過磁場物體之間的相互作用，有的需要接觸，有的則不需要。那么兩個電荷之間的相互作用靠什么傳遞呢？新課引入一、電場??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。電荷之間通過電場相互作用。1.定義：電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)2.基本性質(zhì)：對放入電場的電荷有力的作用。

注：電場看不見、摸不著的但又客觀存在的特殊物質(zhì)。一、電場3.靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為靜電場。電荷是在與電荷的相互作用中表現(xiàn)出自己的特性的。因此，在研究電場性質(zhì)時，應(yīng)該將電荷放入電場中，從電荷所受的電場力入手。試探電荷：用來檢驗電場是否存在和電場各點的性質(zhì)的電荷場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷試探電荷的電荷量和體積都很小，使它放入后不影響原來要研究的電場試探電荷是為了研究源電荷電場的性質(zhì)而引入的，它的引入不改變源電荷的電場FA

BA+q+Q+q【探究1】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？FB比較FA與FB，關(guān)于A、B兩處的電場有何看法？

電場有強弱、有方向電場的強弱和方向與空間位置有關(guān)

【探究2】電場是一種客觀存在，某一位置的電場應(yīng)該是確定的。尋找一個不變的量二、電場強度1.場源電荷和試探電荷場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷試探電荷：為了便于研究電場各點性質(zhì)而引入的電荷（電荷量和體積都很小的點電荷）電場：帶電物體另一帶電物體受力+QF+q試探電荷的電荷量q電場力F+q場源電荷試探電荷

E=2.不同位置，場強不同

+2q

+3q

3.E的大小與試探電荷無關(guān)二、電場強度1.場源電荷和試探電荷場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷試探電荷：為了便于研究電場各點性質(zhì)而引入的電荷（電荷量和體積都很小的點電荷）2.電場強度

+Q+qAFAEA+Q-qAFAEA4.方向：矢量

規(guī)定某點的電場方向與正電荷在該點的靜電力方向相同，

與負(fù)電荷在該點的靜電力方向相反。如何求點電荷的電場？+QF+q三、點電荷的電場電場強度的疊加問題1：在某一電荷產(chǎn)生的電場中，不同位置的電場強度一般是不同的。那么，電場強度與產(chǎn)生它的場源電荷有什么關(guān)系?

一個電荷量為Q的點電荷，在與之相距r處的電場強度為問題2：正、負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場強度的方向有何特點？如果以電荷量為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。當(dāng)Q為正電荷時，電場強度E的方向沿半徑向外，如圖甲所示；當(dāng)Q為負(fù)電荷時，電場強度E的方向沿半徑向內(nèi)，如圖乙所示。問題3:如果空間中有幾個點電荷同時存在，此時各點的電場強度是怎樣的呢?兩個或兩個以上的點電荷對某一個點電荷的靜電力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的靜電力的矢量和。由此可以推理，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。例如，圖中P點的電場強度E，等于點電荷Q在該點產(chǎn)生的電場強度E1與點電荷Q2(為負(fù)電荷)在該點產(chǎn)生的電場強度E2的矢量和。在一個比較大的帶電體不能看作點電荷的情況下，當(dāng)計算它的電場時，可以把它分成若干小塊，只要每個小塊足夠小，就可以看成點電荷，然后用點電荷電場強度疊加的方法計算整個帶電體的電場?？梢宰C明，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。球的內(nèi)部的電場強度則處處為0。四、電場強度的疊加如果有幾個點電荷同時存在，電場中某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和。這叫做電場的疊加原理。+Q-Q+Q-Q結(jié)論：可以用矢量運算的平行四邊形定則求合電場場強。

電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向。五、電場線五、電場線點電荷的電場線分布實驗?zāi)M：動畫模擬：五、電場線等量同種點電荷的電場線分布實驗?zāi)M：動畫模擬：O五、電場線等量異種點電荷的電場線分布實驗?zāi)M：動畫模擬：O萬丈光芒萬箭穿心心連心手牽手勢不兩立五、電場線點電荷與平行帶電板之間電場線分布導(dǎo)體表面的電場線一定與導(dǎo)體表面垂直．等量異號電荷的平行金屬板的電場線分布除邊緣部分外，兩板間的電場線相互平行，間距相等。勻強電場：如果一個電場中各點的電場強度的大小相等，方向相同，這個電場就叫勻強電場。1、各條電場線互相平行且間距相等（疏密程度相同）；2、電場線都是直線；勢不兩立1、兩點電荷連線中點O處場強為零，此處無電場線．2、中點O附近的電場線非常稀疏，但場強并不為零．3、兩點電荷連線中垂面(中垂線上)，場強方向總沿面(線)遠(yuǎn)離O(等量正電荷)4、在中垂面(線)上從O點到無窮遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強先變強后變?nèi)酰倪B心手牽手1、兩點電荷連線上各點，電場線方向從正電荷指向負(fù)電荷。連線上，中點場強最小、方向均相同；2、兩點電荷連線的中垂面(中垂線)上，電場線方向均相同，即場強方向均相同，且總與中垂面(線)垂直．在中垂線上到O點等距離處各點的場強相等（O為兩點電荷連線中心）中垂線上，中點場強最大。3、在中垂面(線)上的電荷受到的電場力的方向總與中垂面(線)垂直，因此，在中垂面(線)上移動電荷時電場力不做功。六、勻強電場1.概念：各點電場強度大小和方向都相同的電場2.特點：電場方向處處相同，電場線是平行直線場強大小處處相等，電場線疏密程度相同例：兩塊帶電平行板間的電場電場線就是點電荷在電場中的運動軌跡，這個說法正確嗎？這個說法是錯誤的。電場線不是電荷的運動軌跡，因為運動軌跡的切線方向是速度的方向，而電場線的切線方向是正電荷的受力方向和加速度方向（負(fù)電荷則相反）。什么情況下電場線可以代表物體的運動軌跡？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。(1