1.3 电场与电场强度 课件 -2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

第3节　电场与电场强度 学习目标 1. 了解电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。 2. 理解电场强度的概念及公式，并会运用公式进行有关的计算。 3. 理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布。 一、电场及电场力 1. 电场：存在于 周围的一种特殊物质。电场是一种客观存在， 是 存在的一种形式。 2. 静电场： 产生的电场称为静电场。 3. 电场力：电场对处在其中的电荷有 的作用，这种力称为电场力。 在静电场中，电场力就是 ⁠。 电荷 物质 静止电荷 力 静电力 知识梳理： 二、电场强度 1. 试探电荷与场源电荷。 (1)试探电荷：为了研究场源电荷电场的性质而引入的电荷q， ⁠ 和 应足够小。 (2)场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷Q，也称为源电荷。 电荷量 体积 2. 电场强度。 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷受到的 与它的 ⁠ 之比，称为该点的电场强度，简称 ，用E表示。 (2)定义式：E＝ ， 是试探电荷的电荷量。 (3)单位： 或 ，符号是 或 。1 N/C＝1 V/m。 电场力F 电荷量 q 场强 ​ q 牛顿/库仑 伏特/米 N/C V/m (4)方向：电场强度是 量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在 该点所受的电场力的方向 ，与负电荷在该点所受电场力的方 向 ⁠。 矢 相同 相反 三、电场线 1. 电场线。 电场线是画在电场中的一条条 的曲线，曲线上任一点的 ⁠ 方向与该点的 方向一致。电场线不是实际存在的线，而 是为了形象描述电场而假想的线。 有方向 切 线 电场强度 2. 电场线的特点。 (1)在同一静电场中，电场线越密的地方电场强度 ，电场线越疏的 地方电场强度 ⁠。 (2)电场线从 或无穷远出发，终止于 或负电荷。 (3)同一电场的电场线在电场中没有交点。 越大 越小 正电荷 无穷远 考点一　电场强度的理解 例1　在电场中的P点放一个q＝3.0×10－9 C的正电荷，它受到的静电力F 为6.0×10－4 N，方向向右，则： (1)P点的电场强度大小和方向如何？ 2.0×105 N/C；方向向右 典例精析： (2)若P点不放电荷，P点的电场强度又如何？ 2.0×105 N/C；方向向右 (3)若在电场中的P点放一个电荷量为q′＝－3.0×10－9 C 的点电荷，P点电 场强度如何，静电力的大小和方向又如何？ 2.0×105 N/C；方向向右 6.0×10－4 N；方向向左 (2)如果P点不放电荷，则P点的电场强度大小和方向不变，大小依 然为2.0×105 N/C，方向向右。 解析：(1)由题知，F＝6.0×10－4 N，q＝3.0×10－9 C， 则P点的电场强度大小为E＝＝ N/C＝2.0×105 N/C，方向向右。 (3)电场强度反映电场本身的性质，与放入电场中的电荷无关。 若在电场中的P点放一个电荷量为q′＝－3.0×10－9 C的点电荷，P点电场强 度大小和方向不变，大小为2.0×105 N/C，方向向右。 静电力F′＝｜q′｜E＝6.0×10－4 N，方向向左。 归纳: 1. 电场强度由形成电场的源电荷及空间位置等因素决定，与是否放入试探 电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。 2. 定义式E＝给出了一种测量或计算电场中某点电场强度的方法，不能说 E与F成正比，也不能说E与q成反比。 变式训练1:电场中有一点P，下列说法正确的是(　)。 A. 若放在P点的试探电荷的电荷量加倍，则P点的电场强度加倍 B. 若P点没有试探电荷，则P点的电场强度为零 C. P点的电场强度越小，则同一电荷在P点受到的静电力越小 D. P点的电场强度方向就是试探电荷在该点的受力方向 C 变式训练2:（多选）在电场中的某点放一试探电荷 ，它所受到的电场力大小为，方向水平向右，则点的场强大小 ， 方向水平向右。下列说法中正确的是( ) CD A. 在点放置一个的试探电荷， 点的场强方向变为水平向左 B. 在点放置一个的试探电荷，则点的场强变为 C. 在点放置一个 的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左 D. 在点放置一个电荷量为的试探电荷，所受电场力为 13 解析 是电场强度的定义式，某点场强的大小和方向，与场源电荷 有关，而与试探电荷无关，故A、B错误；因负电荷受到电场力方向与 场强方向相反，故选项C正确；点场强 一定，放入的试探电荷所受 电场力大小为，当放入电荷量为 的试探电荷时，试探电荷 所受电场力应为 ，故选项D正确。 14 考点二　电场线的理解 例2　(多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力 作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是 (　ACD　)。 ACD A. 粒子带正电荷 B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度 C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能 粒子所受静电力方向应指向运动轨迹的凹侧，粒子所受静电力的方向沿电 场线切线方向。根据粒子运动轨迹弯曲的情况可知，此粒子带正电荷，选 项A正确；由于电场线越密，电场强度越大，粒子所受静电力越大，根据 牛顿第二定律可知加速度也越大，因此粒子在M点的加速度小于它在N点 的加速度，选项B错误、C正确；粒子从M点运动到N点，静电力做正功， 根据动能定理知此粒子在M点的动能小于它在N点的动能，选项D正确。 归纳: 1. 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，而带电粒子在电场中 的运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，所以电场线不是带电粒 子的运动轨迹。 2. 带电粒子只在静电力作用下做曲线运动时，由物体做曲线运动的条件可 知静电力一定指向曲线弯曲的内侧，又因为静电力一定与电场线相切，所 以运动轨迹与电场线是相交的，不可能重合。 3. 电场线上某点切线的方向表示该点电场强度的方向，不表示速度的方 向。正试探电荷受到的静电力的方向沿该点切线方向，负试探电荷受到的 静电力的方向沿该点切线方向的反方向。 变式训练1:一带负电荷的质点，仅在电场力作用下沿曲线abc从a运动 到c，已知质点的速率是递减的。关于b点电场强度E的方向，下列图示中 可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)(　B　)。 B 变式训练2:（多选）如图所示是某电场区域的电场线， 、、 是电场中的三个点，下列说法正确的是( ) BC A. 点的电场强度最大 B. 点的电场强度最大 C. 把一个正的点电荷依次放在这三点时，其中放在 点时它受到的静电力最大 D. 把一个带负电的点电荷放在 点时，它所受的静电力 方向和 点的电场强度方向一致 20 解析 电场线的疏密程度可表示电场强度的大小，所以 点的电场强度 最大，点的最小，选项A错误，B正确； 点的电场强度最大，所以同 一个点电荷在点受到的静电力最大，选项C正确；放在 点的正电荷的 受力方向与电场线方向相同，负电荷受到的静电力方向与电场线方向相 反，选项D错误。 21 考点三　典型电场线的分布特点 例3　(多选)如图所示是实验室模拟出的等量异种电荷电场线的显形平面图 片，该平面中有A、B、C、D四个点，其中B、C两点处在等量异种电荷连 线的中垂线上，下列说法正确的是(　AD　)。 AD A. A点的电场强度要大于B点的电场强度 B. 将一个电子从C点由静止释放，它可能会沿着电场线运动到D点 C. B点的电场强度小于C点的电场强度 D. 将一个质子从B点由静止释放，其运动到A点过程中，加速度逐渐增大 电场线越密，电场强度越大，A处的电场线比B处的密，B处的电场线比C 处的密，故选项A正确、C错误；将一电子从C点由静止释放，因为C、D 两点间的电场线不是直线，所以它不会沿着电场线运动到D点，选项B错 误；将一质子从B点由静止释放，其运动到A点过程中，电场线越来越 密，质子所受到的电场力越来越大，加速度逐渐增大，选项D正确。 归纳: 1. 点电荷的电场线。 (1)点电荷的电场线呈辐射状，正电荷的电场线向外至无限远，负电荷 则相反。 (2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强 度大小相等，但方向不同。 (3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等。实际上，点电荷形 成的电场中，任意两点的电场强度都不同。 2. 等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线。 等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷 分布图 连线上的电场强度大小 O点最小，从O点沿连线 向两边逐渐变大 O点为零，从O点沿连线向两 边逐渐变大 等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷 中垂面(线)上 的电场强度大 小 O点最大，从O点沿中垂 线向两边逐渐变小 O点为零，从O点沿中垂线向 两边先变大后变小 对称 的点 A与A′、B与B′的电场强度 等大同向 A与A′、B与B′的电场强度等 大反向 变式训练1:如图所示，M、N为两个等量同种电荷，连线中心为O，现 在其中垂线上的P点放一静止的点电荷q(负电荷)，不计重力，下列说法中 正确的是(　C　)。 A. 点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大 B. 点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C. 点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值 D. 点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为 零 C 变式训练1: (多选)如图所示，两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑绝缘水平面上。P、N是小球A、B连线的垂直平分线上的点，且PO＝ON。A、B小球与N、P两点在同一水平面上，现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点)，由P点静止释放，在小球C向N点运动的过 程中，关于小球C的速度－时间图像中，可能正确的是(　AB　)。 AB 在A、B连线的垂直平分线上，从无穷远到O点电场强度先变大后变小，到 O点变为零，带负电的小球受力方向沿垂直平分线，如果P、N与O之间的 距离足够远，小球从P点运动到O点，加速度先变大后变小，速度不断增 大，在O点加速度变为零，速度达到最大，v－t图线的斜率先变大后变 小；由O点到N点，速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性，B 正确；同理，如果P、N与O之间的距离很近，A正确。 $