1.3 静电场 电场强度 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

·第一章 静电场 High school physics 理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算。 02 知道静电场的概念及基本性质。 01 重点 掌握点电荷的电场强度表达式及电场强度的叠加。 03 难点 带电体周围存在由它产生的电场 公司logo 公司logo 情境导入 01 静电场 电场强度 把同一检验电荷放在带电小球周边的不同位置，由图可知，该检验电荷在不同点所受的静电力的大小和方向不相同。求： (1)相隔一定距离的电荷间的相互作用是怎样发生的？ 电荷周围存在由它产生的电场，对场中其他电荷产生力的作用。 公司logo 公司logo 观察与思考 (2)用什么物理量表征电场的强弱？如何定义这个物理量？ 电场强度，可以通过检验电荷受力来定义。 (3)同一位置，放不同检验电荷，检验电荷受力越大，则该位置场强越强吗？ 不是。E与F无关，E与检验电荷q无关。 公司logo 公司logo 观察与思考 法拉第认为，静止电荷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电场而发生的。 静电场 静电场 电场力 公司logo 公司logo 要点归纳 检验电荷 q 场源电荷 Q 检验电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷。 a.电荷量充分小； b.体积充分小，可视为点电荷 场源电荷：产生电场的带电体所带的电荷，简称源电荷。 + Q q 公司logo 公司logo 要点归纳 电场强度 E 1.某点场强：放入电场中某点的检验电荷所受电场力与电荷量的比值。 单位：牛(顿)每库(仑)，符号：N/C 3.方向：位于该点的正电荷受力的方向(矢量) 4.电场强度反映了电场的力的性质，与q受到的电场力大小无关。 是唯一的。由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定， 与是否放入检验电荷无关 E = 2.大小： 公司logo 公司logo 要点归纳 (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)电场强度表达式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。(　　) √ × × × 辨析 1.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？ 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？ 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？ 200 N/C 例题 (1) EB== N/C=200 N/C 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)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。 (1)分清检验电荷和场源电荷，E=中的q是检验电荷的电荷量。 (2)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。 公司logo 公司logo 总结提升 02 点电荷的电场 如图所示，真空中有一个电荷量为+Q的正点电荷位于O点，P点到O点的距离为r，则+Q在P点的电场强度是多大？方向如何？ 正检验电荷q在P点受到的电场力大小为F=k +Q在P点产生的电场的电场强度大小为E==k，方向由O指向P 公司logo 公司logo 观察与思考 2.方向： 点电荷的电场强度 （适用条件：真空、静止、点电荷） E =k 1.大小： 球面上各点电场强度大小相等，方向不同 公司logo 公司logo 要点归纳 (1)根据表达式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。 (　　) √ × × × 辨析 2.(多选)(2024·泸州市合江县期末)如图所示，在直线MN上有一个点电荷，A、B是直线MN上的两点，间距为L，A、B两点场强大小分别为E和4E，方向沿直线MN向左，则 A.该点电荷一定是正电荷 B.该点电荷一定是负电荷 C.该点电荷一定在距A点的右侧2L处 D.该点电荷一定在距A点的左侧L处 √ √ 因为场强方向沿直线MN向左，且B点场强较大，可知点电荷一定是正电荷且在B点右侧位置，设点电荷与A点距离为x，则根据4E=，E= 解得x=2L，故选A、C。 例题 E=与E=k的比较 公式 E=(定义式) E=k(决定式) 意义及用途 给出了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 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 一切电场 真空中静止点电荷的电场 公司logo 公司logo 总结提升 03 电场强度的叠加 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矢量和。 电场强度叠加原理 + Q1 Q2 P E1 E2 E1 E2 + Q1 Q2 P E E 矢量运算：遵循平行四边形定则 公司logo 公司logo 要点归纳 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。 带电球体的场强 Q r P r P Q 等效替代法 整个球体所带电荷量 球心到该点的距离 公司logo 公司logo 要点归纳 (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。 　方向由A→B 　方向平行于AB连线向右 3.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： (1)两点电荷连线的中点O处的电场强度大小和方向。 例题 (1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的电场的电场强度方向相同，均由A→B。A、B两点电荷分别在O点处的电场强度大小EA=EB==。 O点处的合电场强度大小为EO=EA+EB=，方向由A→B (2)如图乙所示，EA'=EB'=，由矢量图结合几何关系可知，O'点的电场强度大小EO'=EA'=EB'=，方向平行于AB连线向右。 4.(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. √ 由几何关系得，G点和A点之间的距离r1==a C点和A点之间的距离r2==2a G点在A点产生的电场强度大小E1=k=k= C点在A点产生的电场强度大小E2=k=k= 又E1和E2方向垂直，A点电场强度大小为 E==，故选D。 1.根据点电荷电场强度表达式，确定每个场源电荷产生的电场强度。 电场叠加问题的解题方法 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，常用方法：图解法、正交分解法等。 公司logo 公司logo 总结提升 静电场：静止电荷周围产生的电场 遵循矢量运算法则 静电场 电场强度 静电场 电场强度 点电荷 的电场 电场强度 的叠加 电场力：电场对电荷的作用力 电场强度： E = 均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $nullnull找到两个带电体，左侧是一个起电机，接通电源后，起电机的金属球壳就会带电，屏幕右侧有一个带电金属小球，桌面上有一个教室照明用的日光灯管，但没有连接电源，关闭光源。现在老师走过去，用手拿起灯管，慢慢靠近两个带电体，注意观察灯管亮了，在不同位置亮度有些不同。现在能看到灯管被举在空中，既没有与电源连接，也没有与带电体接触，却能够发光。是什么点亮了它，让它发光，并为它提供发光所需的能量呢？是带电体周围空间存在的电场。