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

电场 电场强度 人教版高中物理 必修3 第九章 静电场及其应用 通过本节课的学习，同学们将对电荷之间的作用力有一个更深层次的认识。 思考讨论：在真空中两个静止点电荷它们又没有直接接触，它们之间的库仑力是如何产生的呢？ 对于像万有引力和静电力这样的非接触物体之间存在的作用力，除了寻找力的作用规律外，人们还关心另一个更为深刻的问题：这些力是怎样传递的？ 相隔一定距离的电荷之间的相互作用是怎样发生的呢？这是一个曾经使人感到迷惑，同时又引起各种猜想而且有过长期争论的科学问题。 在牛顿提出万有引力定律之后，有不少科学家认为万有引力是一种既不需要媒介，也不需要经历时间，而是超越空间与时间直接发生的力，这种观点被称为超距作用。 莱布尼茨 超距作用观点带有神秘色彩，与人类的理智和科学追求不符，是许多科学家难以接受的，在引力作用怎样发生的问题上，牛顿就坚决反对超距作用观点，但未提出自己的见解，并声称“不作假说”！ 由于静电力和万有引力的诸多相似性，有不少学者提出静电力也是一种超距作用。 真正使人们摆脱这一困境的是一位对事物本性有深刻洞察力的科学家——英国人法拉第。 19 世纪 30 年代，英国科学家法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场。电荷之间通过电场发生相互作用。 1. 电场：存在于电荷周围的一种特殊物质。 一、电场   注意：电场以及磁场已被证明是一种客观存在的物质，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。不过只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述场的物质性才突显出来。本章只讨论静止电荷产生的电场。 2. 静电场：静止电荷产生的电场。 3. 电场的基本性质： ①电场对放入其中的电荷有力的作用； ②电荷之间的相互作用就是通过电场来传递的。 4. 电场力：电场对电荷有力的作用叫电场力。 思考与讨论：电场是一种看不见、摸不着的特殊物质，应该怎样研究它呢？ 电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。电场最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。因此，在研究电场的性质时，可以将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手，定量的研究和描述电场。 ①场源电荷（Q）：激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷，或源电荷。 ②试探电荷（q）：为了研究源电荷电场的性质而引入的电荷量和线度足够小的点电荷。 1. 场源电荷和试探电荷 FA +q +Q +q 思考与讨论：如图，电荷+Q 周围存在电场，把试探电荷+q分别放入电场中A、B 两点，试大致画出电荷+q受到电场力FA、FB？ 比较FA与FB，关于A、B两处的电场有何看法？ FB 电场有强弱、有方向 A B 同一个试探电荷q在源电荷电场中不同的两点受到的电场力大小不同，说明电场有强弱； 同一个试探电荷q在源电荷电场中不同的两点受到的电场力方向不同，说明电场有方向。 那么，我们应该如何定量的描述电场的强弱和方向呢？ 如果把一个很小的电荷 q1 选为试探电荷，它在电场中某个位置受到的静电力是F1，另一个同样的电荷在同一位置受到的静电力一定也是F1；我们可以推测，假如有一个电荷量为 2q1的电荷放在这里，它受到的静电力就是 2F1。依此类推，电荷量为 3q1的电荷放在这里，受到的静电力是3F1…… 我们可以推测出试探电荷在电场中某点受到的静电力F 与试探电荷的电荷量q 之比是一个常量。这个比值与试探电荷无关，是由电场本身决定的，所以更能反映电场本身的性质，这个比值也许能反映电场的强弱。 以上分析只能算是一种猜想和假设，它的正确性有待进一步的检验。我们可以用点电荷的电场来进行分析。 如图，在点电荷Q的电场中的P点，放一个试探电荷q1 ，它在电场中受到的静电力是F1 ，根据库仑定律： Q q1 p r （1） 同理，如果把试探电荷换成q2 ，它在电场中受到的静电力是 F2 ，有 （2） 由（1）（2）两式可得： 结论：比值 F/q 由与试探电荷q的电荷量大小无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q及P点与场源电荷之间的距离r 有关。 进一步分析可知：场源电荷电荷量越大，离场源电荷越近，比值 F/q越大，试探电荷受到的电场力越大，电场越强，所以比值 F/q可以反映电场的强弱。 实验表明：无论是点电荷的电场还是其他电场，在电场的不同位置，试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般说来是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫作电场强度。 FA +q +Q +q FB A B （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的 比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。 （2）定义式： （3）电场强度的单位：牛每库，符号： N/C。 2. 电场强度 如果1 C的电荷在电场中的某点受到的静电