9.3 电场 电场强度 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

必修第三册——第九章：静电场及其应用 第三节：电场 电场强度 一．电场： 1．定义：存在于 周围的一种 ，电荷之间的相互作用是通过 产生的． 2．对电场的认识： (1) 具体的存在形式． (2)对处于其中的电荷有 ． (3)电场本身具有 和 ． (4)电场在真空中的传播速度为 ， ． 3．三种电场： 静电场 电场 恒定电场 感应电场（涡旋电场） 4．研究电场的方法： 二．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： ． 3．单位： ，符号为 ． 4．标矢性：电场强度是 ，某点电场强度的方向就是 在该点的受力方向． 5．物理意义：描述电场 和 的物理量，它反映了电场 的性质． 6．注意： (1)是电场强度的定义式，它适用于 电场，因为是由场源电荷决定的，与和是无关的，所以不能认为，，这种定义物理量的方法叫作 ． (2)电场中某点的电场强度是 ，与试探电荷 ，取决于场源电荷及其空间位置． (3)可以变形为 ，所以库仑力（静电力）也被称为电场力．知道某点的电场强度，我们就可以求出在该点任意一个电荷所受的电场力了． 三．几种常见的电场强度计算方法： 1．点电荷的电场： (1)推导： (2)公式： ． (3)理解： ①该式只适用于 中的 所产生的场强，是电场强度的 式． ②该式表明点电荷周围的电场强弱取决于场源电荷的 以及该点距离场源电荷的 ． ③方向： 当Q为正电荷：电场强度E的方向沿半径方向向外． 当Q为负电荷：电场强度E的方向沿半径方向向内． 例1：在距离的点电荷处，以下说法中正确的是（ ） A.放置试探电荷时，该处的电场强度才是 B.该处放置的试探电荷的电量越大，电场强度越大 C.该处放置的试探电荷的电量越大，试探电荷所受的电场力越大 D.在以该点电荷为球心、半径为的球面上场强处处相等 2．多个点电荷所产生的电场强度： (1)推导： (2)电场强度的叠加原理：如果场源是多个点电荷，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矢量和． 例2：带电量为和的等量异种电荷A和B的距离为r，问： (1)试证明AB连线中点的的电场强度最小． (2)在AB连线上从A点到B点的过程中电场强度的大小和方向如何变化？ (3)在AB连线的中垂线上各点电场强度的大小和方向是怎样的？ 例3：带电量均为的等量同种电荷A和B的距离为r，问： (1)试证明AB连线中点的的电场强度最小． (2)在AB连线上从A点到B点的过程中电场强度的大小和方向如何变化？ (3)在AB连线的中垂线上各点电场强度的大小和方向是怎样的？ 3．均匀带电球体（或球壳）外某点电场强度： 均匀带电球体（或球壳）外某点的电场强度表达式，式中r是球心到该点的距离（，R为球的半径），Q为整个球体（或球壳）所带的电荷量，即我们把球形带电体等效成一个电荷量集中于球心的点电荷． 例4：在真空中有两个完全相同的带电球A、B，已知半径均为R，所带电荷量分别为和，静电力常量为k： (1)已知单独放一个固定A球时，距离A球球心为6R的P点场强为，若把B球放在使B球球心与P点重合处，那么此时A球在P点产生的场强还是吗？ (2)固定的A、B球心间距为L且，在A、B球心的连线上，A、B球各自产生的场强大小相等的点有几个？这几点的合场强有多大？方向如何？ (3)固定的A、B球心间距为L且，在A、B球心的连线上，各点合场强方向如何？ 四．电场线： 1．定义：电场线是画在电场中的一条条 的曲线，曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向，这样的曲线叫作电场线． 2．三种简单电场的电场线： 电场线图样 描述 正点电荷 负点电荷 匀强电场 3．电场线的特点： (1)电场线从 或 出发，终止于 或 ，所以电场线不是闭合曲线． (2)电场线任意一点的切线方向与该点的 一致． (3)电场分布的疏密程度反映了电场的 ，电场线分布密集的地方电场 ，电场线分布稀疏的地方电场 ． (4)电场线永不相交，因为电场中某一点的电场强度是唯一确定的，只能有一条电场线通过．