1.3 静电场 电场强度和电场线 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

第一章 3　静电场　电场强度和电场线 1 相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。 非接触力：磁力、万有引力、静电力 与弹力、摩擦力不同 接触力 教学反思：这里应该快一点 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？ 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。 安培：电荷间的相互作用是一种“超距作用”，可以跨越空间 初中知道磁场、磁感应线、 世界由物质、场、时空组成 这里快一点，初中有场的概念 思考： 1.电荷B如何知道附近有电荷A？ B A F F 电场对场中的其它电荷产生力的作用----电场力 产生 施力于 电场B 施力于 产生 电场A 电荷A 电荷B 这里学生不能理解重要性，可以快 1.静电场 (1)英国物理学家 认为， 在它周围空间产生电场，电荷与电荷之间的相互作用力就是通过　　　而发生的。 (2)电场力：电场对　　　的作用力。 (3)静电场：　　　　　周围产生的电场。 梳理与总结 法拉第 电荷 电场 电荷 静止电荷 补充说明： (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。 (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。 补充说明部分要做笔记 思考：如何研究A电荷的电场强弱，用什么物理量表征电场的强弱？如何定义这个物理量？ 静电荷A产生的电场，对处于场中的P电荷施加了静电力。偏角不同，静电力大小不同，即不同位置电场强弱不同。 完全相同的带电小球P1 P2 P3 + 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。 理想物理模型 电场的存在只有场源电荷有关，与试探电荷无关 产生电场的电荷我们称之为场源电荷，用于分析电场的电荷为检验电荷。 体积足够小-定位；电荷量足够小。试探电荷的引入不改变源电荷的电场 试探电荷可正可负 （3）检验电荷是一种理想的物理模型（对比点电荷），电场的存在只有场源电荷有关，与试探电荷无关 2.电场强度 (1)检验电荷与场源电荷 ①检验电荷是指用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷。检验电荷应具备两个条件： a. 　　　　充分小； b. 　　　充分小，可视为　　　　。 ②场源电荷：如果电场是由某个带电体产生的，那么该带电体所带的电荷也常称为场源电荷，或简称源电荷。 电荷量 体积 点电荷 梳理与总结 场源电荷 检验电荷/C 距离/cm 静电力/N + Q q 这个数据是假的 同一位置、不同电荷量 电场力不同 不同位置、相同电荷量 电场力不同 同一位置、相同电荷量、不同电性 电场力大小相同，方向不同 + Q q 结论：同一场源电荷产生的电场中同一点，不同检验电荷受力大小、方向不同，但静电力和检验电荷带电量之比为一定值。该比值反映了空间电场的特性。 这个数据是假的 同一位置、不同电荷量 电场力不同 不同位置、相同电荷量 电场力不同 同一位置、相同电荷量、不同电性 电场力大小相同，方向不同 (2)电场强度 ①定义：放入电场中某点的检验电荷所受　　　　与　　　　的比值，称为该点的电场强度。 ②定义式：E＝ ，其中q是　　　电荷的电荷量。 ③单位： ，符号： 。 ④方向：电场强度是一个 量，它的方向就是位于该点的 电荷受力的方向。 电场力 电荷量 检验 牛(顿)每库(仑) N/C 矢 正 梳理与总结 普遍适用、无正反比关系 重点提醒q是场源电荷，提示计算过程中，电荷量不代入正负号 ⑤电场强度反映了电场的力的性质，但与检验电荷受到的电场力大小______(填“有关”或“无关”)。 ⑥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，与是否放入检验电荷 　　　(填“有关”或“无关”)。 无关 无关 E的物理意义：描述空间某点的电场强弱和方向，是描述电场力的性质的物理量（区分电场与电场强度）。 蜘蛛网、粘性；这里要强调电场强度与是否放入检验电荷无关，板书画图正负试探电荷 (1)电场强度的方向跟正检验电荷在该点所受的电场力的方向相同。 (　　) (2)若在电场中某点放置负检验电荷，则该点的电场强度方向相反。 (　　) (3)若在电场中的某点不放检验电荷，则该点的电场强度为0。(　　) (4)电场强度公式E＝F/q表明，电场强度的大小与检验电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍。(　　) × √ × × 易错辨析 　在一带负电荷的导体A附近有一点B，若在B处放置一个q1＝－2.0× 10－8 C的电荷，测出其受到的电场力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？ 例1 答案　200 N/C　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，此时B处电场强度多大？该电荷受力多大？方向如何？ 答案　200 N/C　8.0×10－5 N (3)如果将B处电荷拿走，B处的电场强度是多大？ 答案　200 N/C 核心强调：电场强度与试探电荷无关、强调方向的判断，勾画 总结提升 (1)分清哪个是检验电荷，哪个是场源电荷，E＝ 中的q是检验电荷的电荷量。 (2)确定电场强度的方向一定要先看清检验电荷是正电荷还是负电荷，再确定电场强度与力的方向相同还是相反。 返回 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 补充适用条件：真空、静止、点电荷 让学生画电场强度方向、大小 1.点电荷的电场强度 (1)表达式：E＝ 。 (2)适用条件：真空、静止、 。 2.点电荷电场的方向 当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径 (如图甲); 当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径 (如图乙)。 梳理与总结 点电荷 向外 向内 注意：如果以Q为圆心、r为半径作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等，但方向不同。 强调定义式的普遍性、强调决定式的正反比关系 × √ × × 易错辨析 　在真空中有一点电荷形成的电场，离该点电荷距离为r0的一点，引入一电荷量为q的检验电荷，所受静电力为F，则离该点电荷为r处的电场强度大小为 例2 √ 思考：该点的电场强度方向确定吗？该检验电荷所受电场力的方向确定吗？ 思考：该点的电场强度方向确定吗？该检验电荷所受电场力的方向确定吗？ 这个题需要板书，慢计算 思考：若同时存在两个场源点电荷，如何确定某位置电场强度？ 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 1.电场强度叠加原理 在几个点电荷共同形成的电场中，电场中任意一点的总电场强度等于各个点电荷在该点各自产生的电场强度的 。 2.一个半径为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(如图)。 矢量和 梳理与总结 不做证明 　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： 例3 (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。 改编：若A、B电荷量都为+Q 从0往外，电场强度一直减小，但方向相同 改编后定性分析：先变大再变小 拔尖班可以讲 √ 针对训练1 电场叠加问题的解题方法 1.根据点电荷电场强度公式，确定每个场源电荷产生的电场强度。 2.电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，与力的合成一样，常用的方法有图解法、正交分解法等。 总结提升 返回 初中磁感应线： 形象描述磁场分布的虚拟、闭合曲线 磁强强弱：磁感线疏密 磁场方向：磁感线切线方向 法拉第 电场线是为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一系列假想的曲线。 曲线疏密程度表示电场的强弱，切线方向指向电场方向。 1.英国物理学家 首先用电场线描述电场。 2.电场线是画在电场中的一条条有方向的线，它每一点的 都与该点的电场强度方向一致，电场线的 反映了不同位置电场强度的大小。电场线较密的地方电场强度较大。电场线是 的，实际电场中并不存在，它是用来形象地描述 强弱与方向特性的一簇线。 梳理与总结 法拉第 切线方向 疏密 假想 电场 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 点电荷的电场 等量电荷电场 3.电场线的特点 (1)在静电场中，电场线起始于 ，终止于 或无穷远处；或者起始于 ，终止于负电荷。 (2)在没有电荷的地方，电场线不能 。 (3)任意两条电场线不能 。 正电荷 负电荷 无穷远处 中断 相交 不能相交：方向的唯一性 (4)认真观察常见的几种电场线的分布情况，完成下面填空。 电场 电场线 简要描述 正点电荷   以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小 ，方向_____ 负点电荷   以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小 ，方向_____ 相等 不同 相等 不同 连线上，电场强度怎么变？垂线上电场强度怎么？板书画图 追问：电场强度相等吗？几个点（对称性/计算） 电场 电场线 简要描述 等量异种点电荷   1.由左向右，两点电荷之间连线上的电场强度先变 后变____ 2.从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度逐渐变____ 3.关于O点对称的两点电场强度______ ______(选填“等大同向”或“等大反向”) 小 大 小 等大 同向 水平连线上，电场强度变化问题 竖直连线上，电场强度变化问题 电场 电场线 简要描述 等量同种点电荷   1.由左向右，两点电荷之间连线上的电场强度先变 后变 。连线中点O处电场强度为____ 2.两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度先变 后变___ 3.关于O点对称的两点电场强度______ _______(选填“等大同向”或“等大反向”) 小 大 零 大 小 等大 反向 4.匀强电场 (1)定义：电场中各点场强的 和 都相同，这样的电场叫作匀强电场。 (2)特点：电场线是相互 且 分布的。 (3)实例：彼此靠近的带 电荷的 金属板之间的电场(除边缘部分外)是匀强电场。 大小 方向 平行 均匀 等量异种 平行 　 (多选)(2023·黑龙江铁人中学高一期中)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则 A.B、C两点电场强度大小和方向都相同 B.A、D两点电场强度大小相等，方向相反 C.E、O、F三点比较，O点电场强度最强 D.B、O、C三点比较，O点电场强度最弱 例4 √ √ √ 　　　(多选)(2023·湖南汉寿县第一中学高二月考)如图所示，两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上， M、N是小球A、B连线的中垂线上的两点，且MO＝ON。现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)从M点由静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的说法可能正确的是 A.速度先增大，再减小 B.速度一直增大 C.加速度先增大再减小，过O点后，加速度先减小再增大 D.加速度先减小，再增大 √ 针对训练1 √ 让学生先自己大致画出电场线 问0点加速度为零，速度最大 往复运动     k 公式 比较内容 E＝ E＝k 本质区别 定义式 决定式 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q与q的意义 q为检验电荷的电荷量 Q为场源电荷的电荷量 关系理解 E的大小与F、q的大小无关 E的大小与Q成正比 (1)根据公式E＝k可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量Q成正比，与r2成反比。(　　) (2)根据E＝可知E与F成正比，与q成反比。(　　) (3)由E＝知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强相同。(　　) (4)由E＝可知，在离点电荷非常近的地方(r→0)，电场强度E无穷大。 (　　) A. 　　B. 　　C. 　　 D. 答案　　方向由A→B 答案　　方向平行于AB向右 (2021·湖南卷)如图1，在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷，在(0，a)位置放置电荷量为q的负点电荷，在距P(a，a)为a的某点处放置正点电荷Q，使得P点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为 A.(0,2a)，q B.(0,2a)，2q C.(2a,0)，q D.(2a,0)，2q $