9.3.1 电场 电场强度 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.3 电场 电场强度 (第一课时) 复习回顾： 1、库仑通过什么实验总结出库仑定律? 2、库仑定律的内容和表达式？ 3、库仑定律的适用条件？用公式计算时需要注意什么？ 4、什么是点电荷？点电荷的线度一定很小吗、电荷量一定很小吗？ 5、两个带电体较近时能不能直接用库仑定律计算？ 6、库仑定律和万有引力定律有什么相同点和不同点？ 7、多个点电荷时如何求某一电荷受到的库仑力？ 8、三个自由点电荷平衡的五大结论是什么？ 2 　 两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的? 我们最先想到万有引力也存在这个问题? 万有引力 超距作用 既不需要媒介，也不需经历时间，而是超越空间直接发生的作用力。 静电力像万有引力一样，也是一种超距力 超距作用观点不可避免地具有一种神秘色彩，与人类的理智和科学追求不符 我不赞成！ 牛顿 我有办法 法拉第 1837年英国物理学家法拉第提出“场”的概念 电荷之间通过电场发生相互作用. （物体间的万有引力也是通过引力场发生作用的） 英国物理学家 法拉第 （1791-1867） 电荷 A 电荷 B 产生 作用于 产生 作用于 电场 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。 本章只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。 一、电场 1.定义：电荷周围存在的能对其它电荷产生力作用的一种特殊物质形态,具有能量。 看不到摸不着无法称量但客观存在 实物粒子 场 物质 2、物质存在的两种形态： 3、性质：（1）任何带电体的周围都存在着电场。 （2）对放入其中的电荷有力的作用。 4、静电场: 静止电荷所产生的电场 ＋q FA ＋q´ FB ＋Q 场源电荷 试探电荷 （或检验电荷） A B 5、场源电荷与试探电荷 试探电荷（检验电荷） 场源电荷（源电荷） 尺寸充分小 电量充分小 产生电场的电荷 如何描述电场的强弱呢？ 方案一：用电荷在该点受到的力表示 + Q + q + + Q 2q X 如何解决这个矛盾？ 方案不可行！ 因为电场由场源电荷产生，电场中某点的强弱不应与放入的电荷量有关 方案二：用电荷在该点受到的力除以该电荷量表示 √ + Q + q + + Q 2q 电场中某点强弱只与场源电荷和该点位置有关，符合要求！ 二、电场强度 1.定义： 放入电场中某一点的（试探）电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值叫该点的电场强度，简称场强，用E表示。 2.定义式 ： ——（试探电荷）静电力 单位：牛（N） ——（试探电荷）电量 单位：库（C） E= 单位：牛每库（N/C） 3.注意：E与试探电荷无关，只由电场本身决定，不能说E与F成正 比，与q成反比。 5.电场强度是矢量 6、规定场强方向为正电荷在该点所受静电力方向，跟负电荷在该点所受静电力F 的方向相反。 7、物理意义：描述电场的强弱与方向，反应电场本 身的性质. 4、该公式适用于任何电场 例1.(2024北京丰台期中)关于电场强度,下列说法正确的是(　　) A.若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为0 B.电场强度公式E=表明,电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比,若q减半,则该处的电场强度变为原来的2倍 C.电场中某一点的场强为零，则处在该点的电荷受到的电场力一定为零。 D.电场中某点电场强度的方向与单位电荷在该点受到的静电力方向相同 C +Q +q F E -Q +q F E +Q -q F E -Q -q E F 例2：画出A、B处点电荷的受到的静电力的方向并画出A、B处的电场强度方向 Q qA -qB FA FB EB EA 例3.一个电荷量为 q 的试探电荷在电场中某一点受到的静电力 为 F，这一点的电场强度为 E，在下图中能反映 q 、E 、F 三者关系的是 （ ） A．　　　　　　 B．　　　　　　　C．　　　　　　　D． D O E F O E q O F q O F q 例4、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？ 解析　(1)由电场强度公式可得 EB＝ ＝ N/C＝200 N/C， 因为B处是负电荷，所以B处电场强度方向与F1方向相反。 (2)q2在B点所受静电力大小 F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N， 方向与电场强度方向相同，也就是与F1方向相反。 此时B处电场强度大小仍为200 N/C，方向与F1方向相反。 (3)某点电场强度大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B处电场强度大小仍为200 N/C。 三、点电荷的电场 +Q ∴ 该点的场强为 F E 利用场强的定义式和库仑定律推导 +q 如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。 如何计算真空中点电荷的电场强度呢？ 三、点电荷的场强公式 1.决定式： ----场源电荷的电荷量 ----电场中某点到Q的距离 2.适用条件：只适用于真空中静止点电荷 3.方向： 正电荷： 背离源电荷 负电荷： 指向源电荷 4、如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。 　　公式 比较内容　　　 E＝F/q E＝kQ/r2 本质区别 定义式 决定式 意义及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷场强大小的决定因素 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q意义 q表示引入电场的检验(或试探)电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷的电荷量 E及其他 量关系　 E用F与q的比值来表示，但E大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝1/r2 5、电场强度两个公式的对比 6、知识拓展 Q r P r Q P 一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同 (1)带电球体（球壳）外部电场 思考：一个半径为R的均匀带电球壳，带电量Q，在内部距离球心r处的电场强度？ r （2）匀质带电球壳内部任一位置的电场强度E为0 （类似于均匀的球壳对壳内的质点的万有引力为0.） 思考：一个半径为R的均匀带电球体，带电量Q，在内部距离球心r处的电场强度？ 等效 (3)在匀质带电球体在内部距离球心r处的E就等于半径为r的带点球体对该点的电场强度 例5、(2024江苏如皋月考)下列关于场强公式E=的几种不同理解,正确的是(　　) A.只要带电体电荷量为Q,在距离r处激发的电场都能用此公式计算电场强度E B.以点电荷Q为中心、r为半径的球面上,各处的电场强度E相同 C.当离场源电荷的距离r→0时,电场强度E→∞;r→∞时,E→0 D.在点电荷Q产生的电场中,某点的场强大小与Q成正比,与r2成反比 D 例6、(2024广东广州实验外语学校期中)如图所示,Q是真空中固定 的点电荷,a、b、c是以Q所在位置为球心、半径分别为r或2r球面上 的三点,电荷量为-q的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q, 则(　　) A.Q带负电 B.b、c两点电场强度相同 C.a、b两点的电场强度大小之比为4∶1 D.将a处试探电荷电荷量变为+2q,该处 电场强度变为原来的2倍 C 例7、(多选题)(2024湖北随州期中)如图甲所示,在x轴上有一个点电 荷Q(图中未画出),O、A、B为x轴上的三点。规定x轴正方向为静电 力的正方向,放在A、B两点的试探电荷受到的静电力跟其所带电荷 量的关系如图乙所示,则(　　) A.A点的电场强度大小为2×103 N/C B.B点的电场强度大小为2×103 N/C C.点电荷Q在A、B之间 D.点电荷Q在O、B之间 AC $$