1.3 电场 电场强度 课件 -2022-2023学年高二上学期物理教科版选修1-1

Ｂ Ａ + + + 万有引力曾被认为是一种不需要媒介，也不需要经历时间，而是超越空间与时间直接发生的作用力，并被称为超距作用。尽管牛顿本人不赞成这种说法，并指出：“没有其他东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用……在我看来，这种思想荒唐之极”。然后，他未能解决这个问题，因而任然有人把万有引力说成典型的超距作用。 库仑的平方反比定律似乎表明，静电力像万有引力一样，也是一种超距力。然而，超距作用的观点不可避免带来一些神秘色彩，与人类的理智和科学追求不符，是18-19世纪的多数科学家难于接受的。使人们摆脱这一困境的是英国人法拉第，一位对事物本性有深刻洞察力的科学家。 引入： 第三节 电场 电场强度 电 场 19世纪30年代,法拉第提出:在电荷的周围存在着由它产生的电场,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。 电场以及磁场已被证明是一种客观存在,并且是互相联系的,统称为电磁场。场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。 本章只讨论静止电荷产生的电场,称为静电场。 F1 F2 A B 媒介物 电场 电荷之间的相互作用力是如何发生的？ 在电荷的周围存在由它产生的电场，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。其中静止电荷产生的电场叫静电场。 一.电场： 1.定义： 2.对电场的理解： （1）电场是客观存在的一种特殊的物质，并非由分子、原子组成。 近代物理学的理论和实验证实并且发展了法拉第的观点。电场以及磁场已被证明是一种客观存在，并且是互相联系的，统称为电磁场。变化的电磁场以有限的速度——光速，在空间传播。它和分子、原子组成的实物一样具有能量和动量，因而，场与实物是物质存在的两种不同形式。 3.电磁场： （2）电荷间的相互作用是通过电场发生的，其相互关系如图所示： 电荷A 电荷B 电场 产生 产生 作用 作用 电场 特点：电场对放入其中的电荷有力的作用。 电场是一种特殊的物质,虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的。 我们怎样研究电场？ 基本性质 电荷受力 认识电场 研究方法 试探电荷B（检验电荷）：检验电场是否存在及强弱分布情况的带电小球。 Ａ + + Ｂ 场源电荷 要求：电荷量和尺寸必须充分小（对场源电荷A的电场无明显影响） 试探电荷 q Q 观察 有这个现象我们得到什么结论？ 可否直接用试探电荷受到的电场力大小来表示该点的电场强度？ 电荷受到的静电力的大小与电荷所处的位置有关，表明电场强弱与位置有关。 思考 q1 r A q2 q3 +Q 比值定义法 推演 放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。用E表示。 二.电场强度： 1.定义： 2.定义式： 3.单位： 牛顿每库仑，符号：N/C 5.物理意义： 是描述电场强弱和方向的物理量，也是描述电场力的性质的物理量，其大小、方向由电场本身决定，与试探电荷的受力即电荷量均无关。 4.方向： 电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同；跟负电荷在该点所受静电力的方向相反。 E为矢量 6.对公式E=F/q的理解： （1）公式E=F/q是电场强度的定义式，适用于一切电场，电场中某点的电场强度E与试探电荷的电荷量q、电性、所受静电力F的大小及是否存在试探电荷均无关，所以不能说E∝F或E∝1/q。 （2）由公式可求出电场强度的大小，其方向需另行判定。 （3）如果已知电场中某点的电场强度E，由F=qE，便可计算在电场中该点任何带电体（q已知）所受静电力的大小。 （1）设一场源电荷的电荷量为Q，与之相距r的试探电荷的电荷量为q，则有： 三. 点电荷的电场、电场强度的叠加： 1.点电荷的电场强度及理解： 影响因素： Q：真空中场源电荷的电荷量； r：该点到场源电荷的距离。 说明： 由E=kQ/r2可知，某处的电场强度由场源电荷Q和空间位置r决定，与试探电荷无关。 （2）方向： 如果以Q为中心，r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向里。 ＋ － 场强方向：正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷 说明： （1）如果以Q为中心，r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相等，但方向不同； （2）在计算式E=kQ/r2中，r→0时，带电荷量为Q的物体就不能看成点电荷了。所以，E→∞是不对的。 （3）均匀带电球体（或球壳）之外某点的电场强度可用此公式计算，r为球心到该点的距离； （4）适用条件：真空中的点电荷。 适用范围 电荷的意义 定