9.3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 问题与目标 1.知道电场是一种物质，了解电场的物质性。 2.了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。能用电场强度描述电场的性质，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 3.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷电场强度的计算式，并能用此公式进行相关的计算。 4.知道电场强度的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。 5.会用电场线描述电场，学会建立电场线这一物理模型，体会物理模型在研究具体问题时的重要作用，能用电场线模型分析电场中比较简单的问题，并得出结论。在问题分析和论证过程中，能使用证据说明自己的观点。 6.知道匀强电场的概念。 新课引入 上一节课我们学习了库仑定律，请回忆库仑定律的内容是什么？ 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这 个规律叫作库仑定律。 思考讨论：在真空中两个静止点电荷它们又没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？ 例如： 接触力：弹力、摩擦力等 非接触力：万有引力（重力）、磁力、库仑力等 万有引力的传递是通过万有引力场 ——电场 磁力的传递是通过磁场 物体之间的相互作用，有的需要接触，有的则不需要。 那么两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？ 新课引入 一、电场   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。电荷之间通过电场相互作用。 1.定义：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质 2.基本性质：对放入电场的电荷有力的作用。 注：电场看不见、摸不着的但又客观存在的特殊物质。 一、电场 3.静止电荷产生的电场称为静电场。 6 电荷是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。因此，在研究电场性质时，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的电场力入手。 试探电荷：用来检验电场是否存在和电场各点的性质的电荷 场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷 试探电荷的电荷量和体积都很小，使它放入后不影响原来要研究的电场 试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变源电荷的电场 7 FA B A +q +Q +q 【探究1】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？ FB 比较FA与FB，关于A、B两处的电场有何看法？ 电场有强弱、有方向 电场的强弱和方向与空间位置有关 8   【探究2】电场是一种客观存在，某一位置的电场应该是确定的。 寻找一个不变的量 9 二、电场强度 1.场源电荷和试探电荷 场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷 试探电荷：为了便于研究电场各点性质而引 入的电荷（电荷量和体积都很小的点电荷） 10 电场：带电物体 另一带电物体 受力 +Q F +q 试探电荷的电荷量q 电场力F +q 场源电荷 试探电荷     E= 2.不同位置，场强不同     +2q   +3q             3.E的大小与试探电荷无关 11 二、电场强度 1.场源电荷和试探电荷 场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷 试探电荷：为了便于研究电场各点性质而引入的电荷（电荷量和体积都很小的点电荷） 2.电场强度   12 +Q +q A FA EA +Q -q A FA EA 4. 方向：矢量 规定某点的电场方向与正电荷在该点的静电力方向相同， 与负电荷在该点的静电力方向相反。 13 如何求点电荷的电场？ +Q F +q 14 三、点电荷的电场电场强度的叠加 问题1：在某一电荷产生的电场中，不同位置的电场强度一般是不同的。那么，电场强度与产生它的场源电荷有什么关系? 一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度为 问题2：正、负点电荷产生的电场强度的方向有何特点？ 如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外，如图甲所示；当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内，如图乙所示。 问题3:如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的电场强度是怎样的呢? 两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的静电力，等于各点电荷单独对这个点电荷的静电力的矢量和。由此可以推理，如果场源是多个点电荷，则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。 例如，图中P点的电场强度E，等于点电荷Q在该点产生的电场强度E1与点电荷Q2(为负电荷)在该点产生的电场强度E2的矢量和。 在一个比较大的带电体不能看作点电荷的情况下，当计算它的电场时，可以把它分成若干小块，只要每个小块足够小，就可以看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。 可以证明，一个半径为R的均匀带电球体(或球壳）在球的外部产生的电场，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 式中的r是球心到该点的距离（r>R)，Q为整个球体所带的电荷量。球的内部的电场强度则处处为0。 四、电场强度的叠加 如果有几个点电荷同时存在，电场中某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。 +Q -Q +Q -Q 结论：可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。 19 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 五、电场线 五、电场线 点电荷的电场线分布 实验模拟： 动画模拟： 五、电场线 等量同种点电荷的电场线分布 实验模拟： 动画模拟： O 五、电场线 等量异种点电荷的电场线分布 实验模拟： 动画模拟： O 万丈光芒 万箭穿心 心连心手牵手 势不两立 五、电场线 点电荷与平行带电板之间电场线分布 导体表面的电场线一定与导体表面垂直． 等量异号电荷的平行金属板的电场线分布 除边缘部分外，两板间的电场线相互平行，间距相等。 匀强电场：如果一个电场中各点的电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫匀强电场。 1、各条电场线互相平行且间距相等（疏密程度相同）； 2、电场线都是直线； 势不两立 1、两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线． 2、中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零． 3、两点电荷连线中垂面(中垂线上)，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷) 4、在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱． 心连心手牵手 1、两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷。连线上，中点场强最小、方向均相同； 2、两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等（O为两点电荷连线中心）中垂线上，中点场强最大。 3、在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功。 六、匀强电场 1.概念：各点电场强度大小和方向都相同的电场 2.特点： 电场方向处处相同，电场线是平行直线 场强大小处处相等，电场线疏密程度相同 例：两块带电平行板间的电场 28 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？ 这个说法是错误的。 电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。 29 什么情况下电场线可以代表物体的运动轨迹？ 条件： ①电场线是直线； ②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上； ③电荷只受电场力作用。 30 (1)电场线是电荷在电场中的运动轨迹。( ) (2)电场线的疏密表示电场的弱强。( ) (3)电场线可以相交，也可以相切。( ) 练习 × √ × 31 练习   32 电场 客观存在、特殊物质 电场强度 特例 电场的叠加 矢量运算 基本知识点 电场线 不是实际存在的线，只是用来形象地描述电场 匀强电场 电场强度的大小相等，方向相同 要点总结 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$