9.3.1 电场 电场强度 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第3节　电场　电场强度 学习目标　1.知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。 2.理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。 3.会推导点电荷电场强度的计算式并能进行有关的计算。 4.知道电场强度的叠加原理，会应用该原理进行简单计算。 学习过程 1、电场 (1)电场：存在于 周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过 产生的。 (2)场像分子、原子等实物粒子一样具有 ，场是 存在的一种形式。 2、电场强度 (1)试探电荷与场源电荷 ①试探电荷：为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷，是 和 都很小的点电荷。 ②场源电荷： 的带电体所带的电荷，也叫源电荷。 (2)电场强度 ①定义：放入电场中某点的试探电荷所受的 与它的 之比，叫作该点的电场强度。 ②定义式：E＝。 ③单位：牛每库，符号为 。 ④方向：电场强度是 量，规定电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向 ，与负电荷在该点所受静电力的方向 。 例1：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？ 变式训练：如图是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是(　　) 特点：(1)唯一性：电场中某点的电场强度E的大小和方向都是由 的特性(形成电场的 及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均 关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。 (2)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向 ，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。 （3）对电场强度公式E＝的理解 (1)公式E＝是电场强度的比值定义式，适用于一切电场中电场强度的计算。 (2)公式E＝可变形为F＝ ，正电荷所受静电力方向与该点电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与该点电场强度方向相反。 2、点电荷的电场　电场强度的叠加 例2：如图所示，可视为点电荷的带电体A在它周围的空间会产生电场，A的带电量为Q，距离A为r的某处一带正电的点电荷q受力如图所示。 (1)判断q所在处电场的方向； (2)计算q所受库仑力F的大小； (3)根据电场强度的定义，计算q所在位置的电场强度。 （1）点电荷的电场 (1)公式：E＝ 。 (2)方向：当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径 ；当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径 。 3、电场强度的叠加 (1)电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 。 例如，图中P点的电场强度E，等于点电荷＋Q1在该点产生的电场强度E1与点电荷－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量知。 （2）电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算。 (3)如图所示，均匀带电球体(或球壳)外某点的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E＝k。 例3：直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零，静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处电场强度的大小和方向分别为(　　) A.，沿y轴正向 B.，沿y轴负向 C.，沿y轴正向 D.，沿y轴负向 变式训练：如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移到P点，则O点的电场强度大小变为E2，则E1与E2之比为(　　) A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶ 课后巩固练习 1.有关电场强度的理解，下述说法正确的是(　　) A.由E＝可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的静电力F成正比 B.当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度 C.由E＝k可知，在离点电荷很近的地方，r接近于零，电场强度为无穷大 D.电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关 2.真空中，A、B两