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

第3节 电场 电场强度 第九章 2019人教版 必修一 新知引入 问题 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？ 因为电荷间的相互作用 思考：弹力、摩擦力都是因为物体相互接触而产生的，那么电荷间没有接触，它们的相互作用力是因为什么而产生的？ 初中时学过磁体间的相互作用是因为磁体周围有磁场的存在，那么类比磁场的概念，电荷的周围是否存在一个电场呢？ 法拉第 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)。 B A F 处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。 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 新知讲解 一、电场 1．电场的产生：电荷的周围存在着由它产生的电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物质，看不见摸不着。 2．基本性质：对放入其中的电荷产生力的作用，即电场力。 B电荷 A电荷 电场 3．电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。 4．静电场:静止电荷产生的电场。 （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。 5.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？ 将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手 B Q F 场源电荷(源电荷) 试探电荷(检验电荷) 1.试探电荷 为研究源电荷电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。 （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。 思考：能否用电场力的大小表示电场的强弱？ 结论1：静电力大的位置电场强，似乎可用静电力大小描述电场强弱。 相同试探电荷q放在不同位置 验证：同一个位置q1：q2：q3=3：2：1 结论2：同一个位置电场应该相同，但静电力大小不一样 用静电力描述该处电场强度出现了局限性。 寻找一个不变的量 库仑定律的公式： 如果是电荷量为q1的试探电荷在源电荷 Q 的电场中：F1（1）； 如果是电荷量为q2的试探电荷在源电荷 Q 的电场中的同一位置上 F2（2） 放在 P 点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比，跟该点的试探电荷的电荷量无关，与产生电场的场源电荷的电荷量 Q 及 P 点与场源电荷的距离 r有关。 　　 通过比较（1）（2）可以看出： 这个比值能反映电场在各点的性质，叫作电场强度。 新知讲解 二、电场强度 1.定义：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) E与F成正比，与q成反比？ 3.单位：牛每库，符号N/C 适用于任何电场 5.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。 4.方向： 电场强度是矢量，电场中某点的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，与负电荷在该点所受的静电力方向相反。 新知讲解 三、点电荷的电场 Q—真空中点电荷的电量 r—某点到点电荷的距离 1.公式： 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。 + - 2.场强方向：以点电荷Q为球心作个球面，球面各点的电场强度方向 负电荷电场方向沿半径向内 正电荷电场方向沿半径向外 电场强度公式对比 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？ 四、电场强度的叠加 新知讲解 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。 + 1 Q 2 Q P 1 E 2 E 1 E 2 E + 1 Q 2 Q P E E 独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。 电场强度的运算遵循平行四边形定则 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 带电球体的场强 问题 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，他在电场中画了一系列带箭头的曲线，这些曲线叫做电场线。 法拉第 新知讲解 五、电场线 1.定义：电场线是用来形象地描述电场强弱与电场强度方向特性的一簇曲线。 （1）电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向 （2）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场强线较疏，因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小。 EA>EB A B 2.几种典型的电场线 + 正点电荷形成的电场线 负点电荷形成的电场线 等量异种电荷形成的电场线 等量同种电荷形成的电场线 3.电场线的模拟 把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，再放入电场中，这时可以发现碎屑按场强的方向排列起来。 电场线模拟实验 4.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。 （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。 5.等量异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) 6.等量同种电荷电场线的特点 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？ 7.其他电场线 六、匀强电场 新知讲解 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。 课堂总结 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 电场线 为了描述电场而假想的线。 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) $$