9.3 电场 电场强度（课件）-【教学无忧】2025-2026学年高二物理同步精品备课（人教版2019必修第三册）

9.3 电场 电场强度 主讲人： 2025年x月x日 人教版（2019）高二年级物理必修3同步备课系列 1 电场 2 电场强度 3 点电荷的电场 电场强度的叠加 4 电场线 目录 CONTENTS 新课导入 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，蛋挞壳为什么飞？人的头发会竖起并散开。为什么会出现这种现象？ 电场 第一部分 01 场的提出 电荷间的相互作用是一种“超距作用”，可以跨越空间 安培 法拉第 电荷间的相互作用是通过一种媒介发生的，这种媒介为电场。 02 电荷间的作用 法拉第提出的是“力线”的概念，“场”是由麦克斯韦等人完善后形成的概念。 B A F F 产生 施力于 电场B 施力于 产生 电场A 电荷A 电荷B 电场对场中的其它电荷产生力的作用 03 电场及性质 1.电场的产生:电场是存在于带电体周围的且传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质。电荷间的作用总是通过电场进行的。 2.电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用，即电场力。 3.静电场:静止电荷产生的电场。静电场对电荷的作用力称为静电力. B电荷 A电荷 电场 03 电场及性质 （2）电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场具有能量，也是物质存在的一种形式。 4.说明： （1）只要是带电体，周围都能产生电场。电场对于电荷的作用实际是电场与电场的相互作用。 电场对电荷有力的作用，怎样描述这种作用呢？ 电场强度 第二部分 01 场原电荷和试探电荷 + Q 场源电荷 (源电荷) 试探电荷(检验电荷) q 1.试探电荷 (1)定义:用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，叫试探电荷。 (2)特点:体积足够小;电荷量足够小。 试探电荷的引入不改变源电荷的电场。 2.场源电荷:激发电场的带电体所带的电荷叫场源电荷，或源电荷。 02 观察与思考 如何确定电场的存在？ 试探电荷 电场 试探电荷(检验电荷) 电荷量q 静电力F 存在/不存在 1.试探电荷受到静电力,它的产生条件是什么呢？ 静电力F(电场 ＆ q) 2.电场的存在与试探电荷有关吗？ 电场的存在只有场源电荷有关，与试探电荷无关 试探电荷 电场 电荷量q 静电力F 不同 静电力不同说明了什么？ 02 观察与思考 F大 强 /小 /弱 电场力大小与电场强弱和电荷量有关 电场强弱场源电荷与位置有关 试探电荷 电场 电荷量q 静电力F 不同 如何描述电场的强弱呢？ 02 观察与思考 F大 强 /小 /弱 电场强弱（位置） P1点的电场 q/2q/3q... ... F/2F/3F... ... =K1q P2点的电场 q/2q/3q... ... F’/2F’/3F’... ... =K2q K与F、q无关 K越大场越强 K与位置有关 如何做一个检验呢？ 02 观察与思考 +Q r q1 F 1 q2 F 2 F/q这个比值与试探电荷无关，与场源电荷Q和位置r有关 实验表明： 1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值F/q是一定的。 2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。 结论:F/q能反映电场中某位置电场的强弱----电场强度 03 电场强度 3.单位：牛每库，符号N/C 4.物理意义：反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在该点所受的电场力。 1.概念：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值。 2.定义式： (比值定义法) 03 电场强度 思考：把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向是否相同？ ● ● q q F2 同一试探电荷静电力的方向不同，原因不在于电荷，而来自于电场，说明电场不仅由强弱的差异，还具有方向的特征。表现为对同一电荷施加不同方向的电场力。 电场强度是矢量 03 电场强度 思考：怎样定义电场强度的方向呢？ ● +q F1 -q F1 说明：电场力的方向与电性有关，而电场强度方向是确定的 规定：电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 按照这个规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的电场强度方向相反。 04 典例探究 【典例1】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？ 04 典例探究 【解析】（1）由电场强度公式可得 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。 05 电场强度的性质 1.唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。 2.矢量性：电场强度也描述电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。 点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？ 点电荷的电场 电场强度的叠加 第三部分 01 点电荷的电场 点电荷激发的电场推导： 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。 + - Q ：场源电荷 r ：电场中点到Q的距离 【典例2】在真空中O点放一个电荷量为Q＝＋1.0×10－9 C的点电荷，直线MN通过O点，O、M间的距离r＝30 cm，M点放一个电荷量为q＝－1.0×10－10 C的点电荷，如图所示。已知静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，求： (1)q在M点受到的库仑力； (2)M点的电场强度； (3)拿走q后M点的电场强度； 01 点电荷的电场 因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO连线指向O。 （3）拿走电荷q，M点的电场强度仍为100 N/C，方向沿OM连线背离O。 01 点电荷的电场 02 两个场强公式对比 03 电场强度的叠加 思考：若同时存在两个点电荷，如何确定电场强度？ Q1 Q2 ● E1 E2 E 因为电场强度是矢量，若几个点电荷同时存在，这时某点的电场强度，等于各个点电荷在该点单独产生的电场强度的矢量和。这叫做电场的叠加原理 03 电场强度的叠加 【典例3】如图所示，真空中，电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，静电力常量为k，求： (1)两点电荷连线的中点O处的电场强度大小和方向。 (2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点电荷都为r的O′点的电场强度大小和方向。 03 电场强度的叠加 （1）如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的电场强度方向相同，均由A→B。 【解析】 电场线 第四部分 01 电场线的引入 电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，我们还可以用什么方法形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向呢？ 法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。 法拉第 02 电场线的方向 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。 03 几种常见的电场线 点电荷的电场 等量电荷电场 04 其他电场线 不等量电荷 点电荷与导体 还有没有其它电场呢？它的分布又会有何特点？ 05 电场线的特点 1.同一幅图中可以用电场线的疏密表示电场强度的大小。 2.在静电场中，电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远，是不闭合的曲线。 3.同一电场的电场线在电场中不相交。 4.电场线不是实际存在的线，是为了形象地描述电场而假想的线。 06 电场线的模拟 07 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。 O 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。 08 等量同种电荷电场线的特点 2.中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。 O 1.两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线。 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． 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) 08 匀强电场 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。 巩固提升 第五部分 01 小结 电场强度 电场 定义 性质 电场 强度 、 单位 矢量 电场 叠加 电场线 41 02 课堂练习 1.(多选)下列关于电场强度的两个表达式 的叙述正确的是 A.E＝ 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场 的电荷的电荷量 B.E＝ 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场 中电荷的电荷量 C.E＝ 是点电荷电场强度的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量 D.对于库仑定律表达式F＝ ，式中 是点电荷q2产生的电场在点电荷q1 处的电场强度大小 42 02 课堂练习 【答案】BCD 【解析】 43 02 课堂练习 2.在同一电场中的A、B、C三点分别引入试探电荷时，测得的试探电荷的电荷量和它所受静电力的函数图像如图所示，则此三点 的电场强度大小EA、EB、EC的关系是 A.EA＞EB＞EC B.EB＞EA＞EC C.EC＞EA＞EB D.EA＞EC＞EB 【答案】C 【解析】根据F＝qE可知，F－q图像的斜率表示电场强度，则C的斜率绝对值最大，B的斜率绝对值最小，则此三点的电场强度大小EA、EB、EC的关系是EC＞EA＞EB，故选项C正确。 44 02 课堂练习 4.(2024·广州市实验外语学校高二期中)如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、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 变为原来的两倍 45 02 课堂练习 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Q带正电，A错误； 【答案】C 【解析】 46 02 课堂练习 5.(多选)以下关于电场和电场线的说法正确的是 A.电场线就是电荷在电场中的运动轨迹 B.在电场中，凡是有电场线通过的点，电场强度不为零，不画电场线的 区域内的点，电场强度为零 C.在同一电场中，同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大 D.电场线是人们假想的，用以形象地表示电场强度的大小和方向，客观 上并不存在 47 02 课堂练习 【答案】CD 【解析】电场线是为了方便描述电场强度的大小及方向而引入的假想线，客观上并不存在，它不一定与电荷的运动轨迹重合，没画电场线的区域也有电场，电场强度不为零，A、B错误，D正确； 在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，同一试探电荷受到的静电力也较大，C正确。 48 02 课堂练习 6.(多选)如图是电场中的一条电场线，在该电场线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示两点电场强度的大小，有 A.a、b两点的电场强度方向相同 B.因为电场线是直线，所以Ea＝Eb C.因为电场线由a指向b，所以Ea>Eb D.不知道a、b附近电场线的分布情况，Ea、Eb的大小不能确定 【答案】A、D 【解析】在直线电场线上，箭头所指的方向就是电场强度的方向，所以a、b两点的电场强度方向相同，不知道a、b附近电场线的分布情况，Ea、Eb的大小不能确定，故选A、D。 49 02 课堂练习 5.(2023·河南省武陟县第一中学高二月考)用电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线，A、B为同一电场线上的两点，以下说法正确的是 A.A、B两点电场强度相同 B.两个点电荷连线上的电场强度，连线中点电场 强度最小 C.将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到B点 D.两个点电荷连线的中垂线上各点电场强度方向相同，大小相等 50 02 课堂练习 【答案】B 【解析】电场线的切线方向表示电场强度 的方向，因此A、B两点电场强度方向不同， 故A错误；依据电场线的疏密程度，来体现 电场强度强弱，因此两个点电荷连线上的电场强度，连线中点电场强度最小，故B正确；若将一正点电荷从A点无初速度释放，假设正点电荷沿电场线做曲线运动到B点，正点电荷的受力方向沿电场线的切线即轨迹的切线，与正点电荷做曲线运动受力指向轨迹凹侧相矛盾，因此运动轨迹不会沿着电场线从A到B，故C错误；电场线的疏密表示电场强度的大小，因此两个点电荷连线(直线)的中垂线上，从两个点电荷连线中点到无限远，电场强度越来越小，方向不变，故D错误。 51 9.3 电场 电场强度 感谢欣赏  EB＝＝ N/C＝200 N/C，  （2）M点的电场强度大小EM＝＝100 N/C，其方向沿OM连线背离O。 （4）由E＝k可知，M点的电场强度大。 【解析】 （1）根据库仑定律，q在M点受到的库仑力大小FM＝k＝1.0×10－8 N， 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) 则O点处的电场强度大小为EO＝EA＋EB＝，方向由A→B。 （2）如图乙所示，EA′＝EB′＝，由矢量图结合几何关系可知，O′点的电场强度大小EO′＝EA′＝EB′＝，方向平行于A、B连线向右。 A、B两点电荷分别在O点处的电场强度大小EA＝EB＝＝ Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100          E＝和E＝ 点电荷电场强度的计算式为E＝，其中Q是产生电场的电荷的电荷量，C正确； 对于库仑定律表达式F＝k，是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度大小，D正确。 电场强度的定义式E＝，其中F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中电荷的电荷量，A错误，B正确； 根据公式E＝k知，b、c两点电场强度大小相同，方向不同，B错误； 根据公式E＝k，a、b两点与Q距离之比为1∶2，所以a、b两点的电场强度大小之比为4∶1，C正确，D错误。 $$