1.3 电场与电场强度 课件 -2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

§1.3 电场与电场强度 导入 力是物体与物体之间的相互作用： 接触力：弹力、摩擦力 非接触力：万有引力（重力）、磁力、库仑力 一定存在某种媒介来传递这种力 场 场力 万有引力的传递是通过万有引力场，磁力的传递是通过磁场， 库仑力的传递是通过电场。 电场与电场力 F B F A 电荷A 产生 作用 电荷B 电场 产生 作用 电场与电场力 电场：电荷周围存在的一种特殊物质（看不见也摸不着） F B A 如何确定空间中有电场？如何研究电场？ 类比风场的研究 用“有形”来观察“无形” 基本性质：对处于其中的电荷有力的作用 电场与电场力 ＋q FA ＋q FB 场源电荷Q： 产生（被检验）电场的电荷 试探电荷q（或称为检验电荷）： 用来检验电场是否存在以及电场强弱的分布情况 ＋Q 条件： 1. 体积足够小（可视为点电荷） 2. 电荷量足够小 电场强度E 如何描述电场的强弱？ 场源电荷 r 2r +Q A B 试探电荷＋q FA 场源电荷周围空间中任取两点A、B， 如何检验在A、B处有无电场，电场强弱如何？ 试探电荷的电荷量q 试探电荷在A点受到的电场力FA 试探电荷在B点受到的电场力FB +q0 同一场源电荷的不同位置，同一试探电荷受到的电场力不同， 说明空间中不同位置的电场强弱不同 思考：能否用试探电荷所受的电场力来描述电场强弱？ 电场强度E 如何描述电场的强弱？ 场源电荷 r 2r +Q A B 试探电荷＋q FA 试探电荷的电荷量q 试探电荷在A点受到的电场力FA 试探电荷在B点受到的电场力FB +q0 +2q0 +3q0 +nq0 同一场源电荷的同一位置，试探电荷的带电量不同，其受到的电场力不同 表明：不能用试探电荷所受的电场力来描述电场的强弱。 电场强度E 如何描述电场的强弱？ 试探电荷的电荷量q 试探电荷在A点受到的电场力FA 试探电荷在B点受到的电场力FB +q0 +2q0 +3q0 +nq0 F/q 1. 同一位置，F/q相同 F/q与试探电荷q、电场力F均无关。 F/q与场中位置有关 2. 不同一位置，F/q不同 故比值F/q，即单位电荷所受的电场力， 能反映电场中某点电场力的性质——电场的强弱。 电场强度E 定义： 放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强，用E表示 大小： （定义式，适用于任意电场） 单位： N/C V/m 比值法定义 电场强度E 矢量性： +Q +q F E +Q -q F E 根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。 -Q +q F E -Q -q E F 　　物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同． 真空中点电荷的电场 电场强度 ∵ ∴ 该点的场强为 ＋ － +Q r +q E F 真空中点电荷的电场 电场强度 定义式 决定式 任何电场 真空中点电荷电场 大小与q(试探电荷）的正负、大小以及有无均无关 由场源电荷Q及该点到Q的距离r决定 场强叠加原理 遵循平行四边形定则 例1：真空中两个相距2r的点电荷A、B，求中点C处的场强。 + — A B C +Q -Q 法1：在C点引入试探电荷+q + — + A B C +Q -Q +q FA FB EA EB 法2：场强叠加 EA EB 场强叠加原理 遵循平行四边形定则 例2：真空中两个相距2r的点电荷A、B，求中垂线上与C点相距r 的D处的场强。 + — A B +Q -Q 法1：在D点引入试探电荷+q FA FB 法2：场强叠加 D F' EA EB E' 场强叠加原理 匀强电场 定义：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场 带有等量异号电荷的一对平行金属板，如果两板相距很近，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场。 电场线 ＋ ＋ 电场线 独立正点电荷：光芒万丈 独立负点电荷：万箭穿心 电场线 + — 用带箭头的线平滑地将各场强矢量端连接起来，此时电场线是曲线，曲线上某点的切线方向即为场强在该点的方向 电场线 等量异种点电荷：携手同行 等量同种点电荷：势不两立 电场线 电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致 定义： 总体特点： （1）电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小 （2）静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点 （3）电场线不会相交，也不会相切 （4）电场线是假想的，实际电场中并不存在 （5）电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系 3-D Electrostatic Field Simulation 电场线 正、负点电荷的电场中电场线的分布 a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大 b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直， 在此球面上场强大小处处相等，方向不同。 电场线 等量异种点电荷的电场中电场线的分布 连线方向上：场强方向由正电荷指向负电荷， 场强大小先大后小，连线的中点处场强最小 关于中点对称的两点场强等大同向 中垂线（面）上：场强方向相同，与中垂线（面）垂直 场强大小由上至下先大后小，中点处场强最大 关于中点对称的两点场强等大同向 电场线 等量同种点电荷的电场中电场线的分布 连线方向上：两点电荷连线中点处场强为0 两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0 关于中点对称的两点场强等大反向 中垂线（面）上：中点到无限远电场线先变密后变疏 关于中点对称的两点场强等大反向 电场线 匀强电场中电场线的分布 平行等距的直线 听物理，如雾里，雾里探物理，终能悟理！ $$