9.3 电场 电场强度（两课时）课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第九章 静电场及其应用 第3节 电场强度 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（必修第三册） 张二朝 学习目标 1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。知道场是物质存在的形式之一。 2.理解电场强度的定义式、单位和方向。 3.能推导点电荷的电场强度公式。 4.知道电场叠加的原理,并会进行相应的计算 5.理解电场线的特点,能根据电场线的疏密程度判断电场强度的大小 6.知道匀强电场的特点 课堂引入 通过起电机使人体带电，人的头发会竖起散开。为什么会出现这样的现象？你能解释产生这一现象的原因吗？ 思考：相隔一定距离的电荷间的相互作用是怎样发生的？ 4 万有引力 既不需要媒介，也不需要时间 超越空间与时间直接发生的作用力 超距作用 1、先来思考一下两个物体之间的万有引力是通过什么进行作用的？ 牛顿：没有其它东西做媒介，一个物体可以超越距离通过真空对另一个物体作用这种思想荒谬至极 思考：相隔一定距离的电荷间的相互作用是怎样发生的？ 此种说法与人类的理智和科学追求不符 非超距作用 “静电力像万有引力一样，也是一种超距力” 法拉第（1791-1867） 英国物理学家、化学家 2、再来看一下法拉第的想法 思考：相隔一定距离的电荷间的相互作用是怎样发生的？ 19世纪30年代，英国科学家法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场(electric field)。这个电场施加了对其它电荷的库仑力。 Q + q + F F/ 产生 施力于 电场q 施力于 产生 电场Q 电荷Q 电荷q 一、电场 提示： 电场不是由分子、原子等实物粒子构成，但它具有物质的基本属性——力和能量，它是客观存在的。场和实物是存在的两种不同形式。 1.定义:电荷周围存在电场,电场是一种看不见、摸不着的一种特殊物质，它能传递电荷间的相互作用。 2.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。 3.静止的电荷产生的电场叫做静电场。 场是客观存在的，场和实物是存在的两种不同形式。 你站在一个山顶，你的头发、山顶的旗帜发生了飘动 原因是有风 电荷周围存在的电场，像是电荷向四周吹的“无形的风”，看不见摸不着，但置于其中的带电体会感受到力的作用 那么如何检验是否有电场并研究电场的强度呢？ 将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手 对该电荷有什么要求？ + Q 场源电荷 (源电荷) 试探电荷(检验电荷) q 1.试探电荷（又称检验电荷） (1)定义:为了研究电场的特点而引入的电荷，叫试探电荷或检验电荷。可以利用试探电荷分析电场的性质和特点。 (2)说明:试探电荷的体积和电荷量都很小。 电荷量小：使其放入后，不影响原电场的性质 体积小：便于研究电场各点的性质。 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。 二、电场强度 二、电场强度 +Q + + + + + + + + q + FA q + FB A B q + C FC 电场中不同地方强弱不一样，能不能说力大的地方电场强呢？ 10q 10FC NO! +Q + + + + + + + + q + FA q + FB A B q + C FC 10q 10FC 电场中的位置 试探电荷电量 试探电荷受的电场力 A: 2C 5N B: 6C 12N 思考2：A、B哪点电场强？ > 可以反映电场的强弱 二、电场强度 -q 1.定义: 放入电场中某点试探电荷所受静电力与它电量q的比值。 +Q +q F +q F/ A 2.定义式: E = 注意: E与试探电荷的电量、电性、有无均无关。 E只与电场本身有关， 由场源电荷及距离决定。 矢量， 4.标矢性: 牛每库（N/C） 3.单 位: 注意：负试探电荷受到的F与场强E方向相反。 F B 正试探电荷的受力方向 5.物理意义: 反映电场强弱的物理量 二、电场强度 E 与F 成正比，与q 成反比？ NO! 在一带负电的导体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，方向如图所示，则： (1)B处场强多大？方向如何？ 由场强公式可得 因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反。 (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处场强多大？ q2在B点所受静电力F2=q2EB=4.0×10－7×200 N=8.0×10－5 N 方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。 此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1方向相反。 (3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？ 某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B点场强大小仍为200 N/C 【典例1】 6.两个性质 ①唯一性、②矢量性 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。 思考3：点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？ 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。 二、电场强度 三、点电荷的 电场强度的叠加 一个带正电的点电荷的电荷量为Q，在距此点电荷r处的A点的电场强度是多少？方向如何？ +Q F E +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。 项目 E＝ (定义式) E＝ (决定式) 意义及用途 适用范围 E与各量关系 Q或q的意义 给出了一种量度电场强弱的方法 指明了点电荷电场强度大小的决定因素 一切电场 真空中点电荷的电场 E的大小与F、q的大小无关 E∝Q，E∝ q是试探电荷的电荷量，Q是场源电荷的电荷量 关于两个电场强度表达式的比较 三、点电荷的 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，那么电场强度怎样计算？ + Q1 Q2 E1 E2 E E1 E2 + Q1 Q2 P E E1 E1 E2 E2 Q2 + Q1 + E 遵循矢量叠加的法则：平行四边形定则 独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 三、点电荷的 电场强度的叠加 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。 Q r P r Q P 如图所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和-Q的点电荷A、B相距r，求： （1）两点电荷连线的中点O的电场强度大小和方向； 两点电荷连线的中点O的电场强度大小 ,方向由A→B； +Q在点的场强,方向沿方向； -Q在点的场强,方向沿方向； 两场强方向夹角为120°。则合场强，方向平行于AB向右。 （2）在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的点的电场强度大小和方向。 【典例2】 四、电场线 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 电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在 定义：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。 （5）电场线是整个空间立体分布的，而不只是个平面内！ 四、电场线 四、电场线 猜想：正点电荷的电场线是什么样的？ 光芒四射 四、电场线 推测：负点电荷的电场线是什么样的？ 万箭穿心 正负电荷电场线特点：离点电荷越近，电场线越密集，场强越大；以点电荷为中心的球面上各点，电场线处处与球面垂直，场强大小处处相等，方向各不相同。 四、电场线 四、电场线 四、电场线 等量异种电荷的电场线 -Q +Q 四、电场线 等量同种电荷的电场线 +Q +Q 四、电场线 30 总结电场线的特点 （1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷； （2）同一电场的电场线在电场中不相交。 【典例3】如图所示，M、N为两个等量的同种正点电荷，在其连线的中垂线上的P点放置一个静止的点电荷q(负电荷),不计重力,下列说法正确的是 A．点电荷在从P到O的过程中， 加速度越来越大，速度也越来越大 B．点电荷在从P到O的过程中， 加速度越来越小，速度越来越小 C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值 D．点电荷超过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度为零 C 【典例4】(多选)如图所示,真空中有两个固定的等量异种点电荷A、B。 M、N、O是AB连线的垂线上的点，且AO>BO.一带负电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中的实线所示，则下列判断中正确的是( 　　) A．B点电荷一定带负电 B．B点电荷一定带正电 C．M点处的电场强度一定大于N点处的电场强度 D．M点处的电场强度一定小于N点处的电场强度 BD F - + – 五、匀强电场 33 （1) 定义：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。 猜想：匀强电场的电场线是什么样的？ 电场强度大小相等 电场强度方向相同 疏密均匀 平行直线 （2) 匀强电场电场线特点：平行的等间距的直线 实验模拟：匀强电场的电场线分布 【典例5】如图所示，用30cm的细线将质量为m＝4×10－3kg的带电小球P悬挂在O点正下方，当空中有方向为水平向右，大小为E＝2×104N/C的匀强电场时，小球偏转37°后处在静止状态。（g取10m/s2，sin37°＝0.6；cos37°=0.8。） （1）分析小球带何种电荷； 小球受到水平向右的电场力作用，处于静止状态，匀强电场的场强水平向右，则小球带正电。 （2）求小球所带电荷量q； 对小球受力分析：qE＝mgtan37°，则有 mg qE F合 （3）求剪断细线后带电小球的1加速度a。 1.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，下图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是(　　) A. a、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量 B. a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量 C. a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量 D. a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量 A 练习 课堂小结 单位 矢量 叠加 电场 强度 定义 性质 电场 电荷周围存在的特殊物质。 特 点 为了描述电场而假想的线。 电场线 谢谢聆听 eq \f(1,r2) eq \f(F,q) keq \f(Q,r2) Lavf57.62.100 Tencent APD MTS $$