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

null用锯末屑观察电场线。在一个圆形玻璃容器中倒入一些粘稠的油。把许多细小的句末放在油中。把一对平行的金属导体板放到容器中，通过起电机使金属导体改变。观察锯末按电场线的分布情况排列，其中畜牧密集的地方表示电场强，反之分布稀疏的地方电场弱。再观察其他带电体的电场的电场线。先观察孤立点电荷电场的电场线，它是放射状的。再观察两个等量异种点电荷的电场的电场线，注意两个导体分别接在起电机的两极上。最后观察两个等量同种点电荷的电场的电场线。注意，两个导体接在起电机的同一电极上。 今天为大家示范的实验室模拟电场线。平时我们可以用指南针来确定南北的方位，那是因为地球存在磁场。并且我们用带箭头的曲线来形象地描述磁场的分布。那么电场是如何分布的呢？我们将通过以下三个环节进行实验。一模拟单个点电荷的电场线。二模拟等量的一种电荷的电场线，三模拟等量的同种电荷的电场线。在实验中，我们需要用到以下实验器材，感应起电机、唁电语导线。我们将导线的一端连接到感应起电机一端的放电插上，另一端连接到验电羽的金属杆上转动摇柄。观察唁电与四线的变化。可以看到，验电羽上的丝线呈放射状伸开。实验结束后，要记得将感应起电机放电。用导线分别将两个验电羽连接到感应起电机的两端，转动感应起电机的手柄，观察四线的分布情况。我们观察到两个唁电以上的丝线内侧呈弧形对接，外侧呈弧形展开。实验结束后，要记得将感应起电机放电。用导线分别将两个唁电与连接到感应起电机的同一端，转动感应起电机的手柄观察四线的分布情况。我们观察到两个唁电以上的丝线向外侧呈弧形展开。注意，电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。这个实验只是用来模拟电场线的分布情况。由实验可知，一点电荷的电场线是呈辐射状。2、等量异种电荷的电场线内侧呈弧形对接，外侧呈弧形展开。3、等量同种电荷的电场线向外侧呈弧形展开。 nullnullnull用其他方法观察电场线。这些都是用纸制作的，指针安放在绝缘的玻璃板上，可以自由绕轴转动。他们不带电，但在电场中他们会被吸引而发生转动。先用吹耳球使指针杂乱无章的排列。用起电机使导体带电，观察指针的排列情况。通过观察指针，间接地观察到电场线。把两导体分别接在起电机的两极上。转动起电机，我们看到等量一种点电荷的电场线。用这套装置，我们将看到电场线在空间的分布情况。我们在观察雨滴形导体的电场线。请注意，靠近导体表面处的电场线都垂直于导体表面。而在导体内部，指针仍是杂乱无章的，说明导体内部没有电场。我们还可以用很多纸条或丝线来观察电场线。在绝缘导体上粘很多纸条，用起电机使它带电，可以看到纸条呈放射状。这是两等量异种电荷电场的电场线形状。这是平行带电金属板电场的电场线形状。 null这是一个利用花子来演示便利店的实验。首先我们看到的是单个球形电极，它的电力线是辐射型的。这是两个球形电极，当他们带上同号电荷时，电力线是这样的。当他们带上一号电荷时，电力线又变成这样。这是球形电极与带电平板间的电力线。这是两块平行板电极。当他们带上一号电荷时，中间的电力线是平行的，表明中间的电场是均匀的。外侧的电力线有些弯曲，表明外侧电场是不均匀的。这是两块平行板电极，中间放一环状导体的电力线。Woman, he doesn't never want a woman in, can actually something to look at, like a painting on my reboard. 这是两个电极为同心原始的电力线。He can not, but I love you. null好，大家看一下他的头发已经飘起来了，头发已经飘起来了。好，我们起立以后看这个同学的头发会飘起来吗？他这只手上来摸摸你的头发。好，再摸摸下头发。对，摸下头发。你多摸，到处都摸下。对。五号是吧？对。好，大家看头发已经飘起来。了头发。已经飘起来了，头发已经飘起来了。 9.3 电场 电场强度 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 任何力的作用都离不开物体 脚踢球，脚对球的力 直接作用在球上 课堂引入 物理雾里悟理 相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。电荷间的相互作用是通过什么发生的？ 通过起电机使人体带电，人的头发会竖起并散开。为什么会出现这种现象？你能解释吗？ 是超距作用还是其他原因 ？ 课堂引入 物理雾里悟理 一、电场 + - 电场 电荷周围存在着由它产生的电场，电荷之间通过电场相互作用 电场看不见摸不着，但是客观存在。 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 物理雾里悟理 A A产生的电场 B B受到的力是A产生的电场对B的作用力 B F F B产生的电场 A受到的力是B产生的电场对A的作用力 A 物理雾里悟理 + - + 站立式讨论：能否用电荷在某点受到的电场力描述某点的电场强弱？ 场源电荷 电场的基本性质：对放入其中的电荷产生力的作用 电场是由场源电荷决定，其强弱应该与放入的电荷无关 物理雾里悟理 + Q + q + + Q 2q 电场是由场源电荷决定，其强弱应该与放入的电荷无关，如何解决这个问题？ = 与场源电荷Q 和距离有关 二、电场强度 物理雾里悟理 1.定义：放入电场中某点的电荷（试探电荷）所受的静电力F 跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 2.定义式： 3.单位：牛/ 库；即 N/C 4.物理意义：描述电场力的性质的物理量，在静电场中不随时间而变化。 （适用于任何电场） 比值定义法 二、电场强度 物理雾里悟理 二、电场强度 + 如何描述场源电荷产生的电场在这点的强弱？ 场源电荷 试探电荷 Q + q F 与场源等距的另一点电场是否与左边一点一样？ + q F 两点对电荷的作用方向不同 物理雾里悟理 电场强度的方向 + Q + q F 5.方向：规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。 6.电场强度是矢量 电场既然与试探电荷无关，如果试探电荷为负，是否影响该点电场强度 + Q - q F E E 电场强度由电场本身决定，与试探电荷无关 电场强度的方向跟负电荷在该点所受静电力的方向相反。 如果，场源电荷为负电荷呢？ 物理雾里悟理 你能行！！ 1、在电场中的某点放一个试探电荷，其电荷量为+q，受到的电场力为F，则该点的电场强度为E=F/q，下列说法中正确的是( ) 若移去试探电荷，则该点的电场强度为0 B. 若试探电荷的电荷量变为2q，则该点的场强变为2E C. 若放置到该点的试探电荷变为−q，则场中该点的场强大小和方向均不变 D. 若放置到该点的试探电荷变为−q，则场中该点的场强大小不变，但方向相反 C 物理雾里悟理 三、点电荷的电场，电场的叠加 + + q F + 2q 2F 讨论下这个公式的特点？ 物理雾里悟理 两个场强公式的对比 三、点电荷的电场，电场的叠加 物理雾里悟理 两个点电荷场强的叠加 电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？ + 1 Q 2 Q P 1 E 2 E E 独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 1 E 2 E + 1 Q 2 Q P E 三、点电荷的电场，电场的叠加 物理雾里悟理 场强叠加规律 电场强度的运算遵循平行四边形定则或三角形定则 +Q -Q E1 E2 E +Q +Q E1 E1 E2 E2 E 三、点电荷的电场，电场的叠加 物理雾里悟理 2、真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形，边长L=2.0m。将电荷量均为q=4.0×10−6 C的两个正点电荷分别固定在A、B两点，如图所示。已知静电力常量k=9.0×109N⋅m2/C2，求： (1)两点电荷间库仑力的大小F； (2)C点电场强度的大小EC。 你能行！！ 物理雾里悟理 3、中华人民共和国国旗的设计图中,每一颗五角星都是边长相等的共面十边形。 如图所示 <m></m> 也是一个边长相等的共面十边形，若在 <m></m> 点固定一带电 荷量为 <m></m> 的正电荷， <m></m> 点固定一带电荷量为 <m></m> 的负电荷。 下列说法正确的是( ) C A. <m></m> 、 <m></m> 两点的电场强度相同 B. <m></m> 、 <m></m> 两点的电场强度相同 C.将一点电荷由 <m></m> 点沿直线移至 <m></m> 点，电场力不做功 D.将一点电荷由 <m></m> 点沿直线移至 <m></m> 点，电场力做负功 你能行！！ 物理雾里悟理 四、电场线（几种常见的电场线） 迈克尔·法拉第 （1791年～1867年） 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 电场看不见,摸不着,除了用数学公式描述电场外，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是画电场线(electric field line)。 物理雾里悟理 试分析等量同种（异种）电荷的电场线如何？ + + + - 通过电场线我们能看出什么？ 1、在同一幅图中可以用电场线的疏密来比较各点电场强度的大小 2、电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷 3、同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向 物理雾里悟理 2.中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。 1.两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线。 等量同种电荷电场线的特点 O c d . . 3.两电荷的连线上：每点电场强度的 方向由该点指向O点，大小由电场强 度为零的O点开始向两端逐渐变大； 任意一点c与该点关于O点的对称点d 的电场强度大小相等、方向相反。 4.两点电荷连线中垂面(线)，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)  5.两电荷连线的中垂线上:O点和无穷远处的电场强度均为零，电场线先变密后变疏，所以在中垂线上，由O点开始，沿中垂线向两边电 场强度先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的电场强度大小相等、方向相反。 物理雾里悟理 等量异种电荷电场线的特点 2.两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，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，中点场强最大。 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； 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。 物理雾里悟理 4、用电场线能很直观、方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲所示是 等量异种点电荷形成电场的电场线，如图乙所示是电场中的一些点， <m></m> 是 点电荷连线的中点， <m></m> 、 <m></m> 是连线中垂线上相对于 <m></m> 对称的两点， <m></m> 、 <m></m> 和 <m></m> 、 <m></m> 也分别相对于 <m></m> 对称，则下列认识正确的是( ) A. <m></m> 、 <m></m> 两点场强大小和方向都相同 B. <m></m> 、 <m></m> 两点场强大小相等、方向相反 C. <m></m> 、 <m></m> 两点场强大小和方向都相同 D.从 <m></m> 沿直线到 <m></m> 的过程中场强先增大后减小 ACD 你能行！！ 物理雾里悟理 不等量电荷 点电荷与导体 物理雾里悟理 1.定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。 2.匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。 实例：相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场(忽略边缘)可以看做匀强电场。 五、匀强电场 物理雾里悟理 5、如图，光滑斜面倾角为 <m></m> ，一质量 <m></m> 、电荷量 </m> 的小物块置于斜面上，当加上水平方向的匀强电场时，该物块恰能静止在 斜面上， <m></m> 取 <m></m> ， <m></m> ，<m></m> ，求： （1）该电场的电场强度； 【答案】 <m></m> ，方向水平向右 （2）若电场强度变为原来的 <m></m> ，小物块运动的加速度。 【答案】 <m></m> ，方向沿斜面向下 你能行！！ 物理雾里悟理 课堂小结 电场： 电荷周围存在着由它产生的电场，电荷之间通过电荷相互作用 电场的基本性质：对放入其中的电荷产生力的作用 电场强度： 定义式：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 公式： 单位：牛/ 库；即 N/C 物理意义：描述电场力的性质的物理量，在静电场中不随时间而变化。 电场强度是矢量：规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同. 电场的叠加：各点电荷单独在该点产生的场强的矢量和 物理雾里悟理 电场线： 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. 常见电荷的电场线分布 匀强电场：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 课堂小结 物理雾里悟理 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 关系理解 E用F与q的比值来表示， 但E的大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示， 且E∝Q，E∝eq \f(1,r2) $$