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 节 3 第一章 静电场 主题二 电场的描述 静电场 电场强度和电场线 1 1837年法拉第提出“场”的概念 英国物理学家 法拉第 （1791-1867） (1)两块磁铁之间的磁力 (2)树上苹果所受到的重力 (3)两个电荷之间的库仑力是怎样发生的? 磁场 重力场 电场 场和实物是物质存在的两种不同形式。 A产生的电场 电荷周围都存在着电场，电荷之间通过电场发生相互作用 + A 受到F 受到F 电场 产生 作用于 电荷A 电荷B 产生 作用于 + B 一、电场 1．任何电荷的周围都存在着电场 2．电场是看不见摸不着，但电场是客观存在的，是一种特殊物质形态 3．基本性质：电场对处在其中的电荷有力的作用——电场力 4．静电场：静止电荷周围产生的电场 基本概念 探究电场的基本性质： 1．产生电场的电荷——场源电荷Q 2．放入其中的电荷——检验电荷q ①电量充分的小 ②体积充分的小，可视为点电荷 能否用检验电荷受到的力来表征电场的性质呢？ +Q +q FA 电场对放入其中的电荷有力的作用 问题1：怎样描述电场上某点的电场的强弱？（教材P15 讨论交流） +Q +q +q FB A B FA 检验电荷的电荷量 +q +2q +3q +4q ...... 检验电荷在A点受力的大小 电场力与电荷量的比 问题1：怎样描述电场上某点的电场的强弱？（教材P15 讨论交流） +Q +q +q FB A B FA 检验电荷的电荷量 +q +2q +3q +4q ...... 检验电荷在B点受力的大小 电场力与电荷量的比 观察发现： （1）在电场中同一位置放入不同的检验电荷，所受电场力不同，但是电场力F与检验电荷电量q的比值是个定值，不随检验电荷的变化而变化！ （2）在电场中不同位置电场力F与检验电荷电量q的比值一般不同。 用来表示电场强度 二、电场强度 （引入目的：描述电场） 检验电荷的电量 检验电荷受的电场力 1．电场强度定义式： 2．单位：牛每库，符号为N/C 3．方向：（规定）位于该点的正电荷受力的方向 与负检验电荷在该点所受电场力方向相反 表示单位电荷受到的电场力的大小 场源电荷激发的在某处的电场 比值定义法 4．理解： ①为定义式，适用于一切电场 ② 电场强度是反映电场强弱和方向的物理量 ③ 电场中某点的电场强度E是唯一的，由电场本身特性(形成电场的电荷及空间位置)决定，与检验电荷的正负、电荷量的大小及受到电场力都无关，甚至无所谓是否放入检验电荷。 ④电场强度描述的是电场的“力的性质”，电场力：F = qE (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＝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 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)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？ 答案　200 N/C　8.0×10－5 N 如果换成另一个电荷放在B点，此时B处电场强度大小仍为200 N/C，方向与F1方向相反。 q2在B点所受电场力大小 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。 (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 某点电场强度大小与有无检验电荷无关，故将B处电荷拿走，B处电场强度大小仍为200 N/C。 A为带电的金属板，电荷量为+Q，沿金属板的垂直平分线，在距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球，小球用绝缘丝线悬挂于O点，受水平向右的电场力偏转角而静止.试求小球所在处的电场强度 例2 注意：方向 问题2 :点电荷的场强如何？（教材P17 例题） 推导真空中静止的点电荷周围某点的电场强度 + 1．大小: 3．场强方向：正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷 r：研究的点到场源电荷的距离 Q：场源电荷 一 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。 三、真空中点电荷的场强 2．适用条件：真空、静止、点电荷 × √ × × 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3 B 项目 E＝ (定义式) E＝　 (决定式) 意义及用途 电场强度的定义式，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 适用范围 一切电场 真空中静止点电荷的电场 E与各量关系 E的大小与F、q的大小无关 E∝Q，E∝ Q或q的意义 q是检验电荷的电荷量，Q是场源电荷的电荷量 问题3：多个点电荷的场强如何？（教材P20 发展空间） 当空间存在多个电荷时，它们在某一点形成的场强等于各个电荷单独存在时该点的场强的矢量和。 即：遵循平行四边形定则 Q2 + Q1 - p E1 E2 E 四、电场强度叠加原理 四、电场强度叠加原理 补充：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。（等效） 　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4 (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。 　 (2024·自贡市第一中学高二期中)如图所示，边长为2a的正方形ABCD的中心在直角坐标系xOy的原点O，AD平行于x轴，两电荷量均为+Q的点电荷分别固定在G点(-2a，0)和C点(a，-a)。已知静电力常量为k，则A点电场强度大小为 A. B. C. D. 例5 D 五、 电场线（引入目的：形象地描述电场） 1．法拉第引入：电场线是人为的，假想的一簇曲线。 2．电场虽然抽象，但它是客观存在的物质， 电场线虽然形象，但它是假想的曲线。 3.电场线是画在电场中的一条条有方向的线，它每一点的切线方向 都与该点的电场强度方向一致，电场线的疏密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。 （1）点电荷的电场线分布：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远 负电荷的电场线无限远处延伸到负电荷 （2）两个等量点电荷的电场线分布： 等量异种电荷的电场线从正电荷出发到负电荷终止． 等量同种电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，或从无限远延伸到负电荷． （3）带等量异种电荷平行金属板间的电场线分布． 平行板间电场线的分布 （3）电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小． （4）两条电场线不能相交　 （5）电场线是不闭合的 （6）在没有电荷的地方，电场线不能中断。 4．电场线的特点 （1）电场线始于正电荷，终止于负电荷（无穷远处） （2）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致． B EA EB A 六、匀强电场 1．匀强电场：电场强度的大小和方向处处相同的电场， 叫做匀强电场。 2．匀强电场的电场线：是一组等间隔的平行线。 3．匀强电场的实例：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间电场除边缘附近外是匀强电场 　 (2025·成都市新津中学高二月考)如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是 A.这个电场可能是负点电荷的电场 B.A点的电场强度小于B点的电场强度 C.A、B两点的电场强度方向不相同 D.负电荷在B点处受到的电场力的方向与该处电场方向相同 例6 C 　 (多选)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7 ACD 拓展　如图，G、H两点关于等量异种点电荷连线轴对称，G、I关于O点中心对称，下列说法正确的是 A.G、H两点电场强度相同 B.H、I两点电场强度相同 C.G、I两点电场强度相同 D.G点电场强度大于B点电场强度 C 　(2024·四川省宁南中学校高二期中)如图所示，M、N两点固定两个等量的正点电荷(场源电荷)，其连线的中垂线上A、A'两点关于O点对称，在A点由静止释放一个带负电的粒子，不计粒子的重力，粒子的电荷量远小于场源电荷的电荷量，下列说法中正确的是 A.中垂线上从A到O到A'电场强度的大小一定先减 　小后增大 B.粒子运动到O点时加速度为零，速度达最大值 C.粒子在从A点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 D.粒子越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度减小为零 例8 B 求：等量同种电荷连线的垂直平分线上场强极强点？ EB＝＝ N/C＝200 N/C (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. k E＝与E＝k的比较   答案　　方向由A→B 答案　　方向平行于AB向右 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $