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中物理
第九章 静电场及其应用
第3节 电场 电场强度
电荷与库仑定律
元电荷
库仑定律
起电方式
推磨
起电本质
e=1.60×10-19C
真空中点电荷
F=kq1q2/r2
摩擦起电
感应起电
接触起电
电荷的转移
相隔一定距离的电荷间可以发生力的作用。
通过起电机使人体带电，人的头发会竖起并散开。
课堂引入
电荷间的相互作用是通过什么发生的？
为什么会出现这种现象？
19世纪30年代，英国科学家法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场（electric field)。
一、电场
法拉第
B
A
F
处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
B
A
F
F
产生
施力于
电场B
施力于
产生
电场A
电荷A
电荷B
电场对场中的其它电荷产生力的作用
一、电场
1.定义:电场存在于电荷周围,是能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质。
一、电场
2.电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用，即电场力。
B电荷
A电荷
电场
3.静电场:静止电荷产生的电场。
（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。
4.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。
一、电场
电场对电荷有力的作用，怎样描述这种作用呢？
二、电场强度
+
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。
观察下图，连接小球的细绳与竖直方向的夹角不同，离电荷Q 越远，夹角越小，这说明了什么问题？电场的强弱与哪些因素有关呢？
P1
P2
P3
A
B
C
q
q
q
电 场 中
+
同一试探电荷在电场中不同位置受力不同
电场对电荷的作用力与电荷的位置有关
二、电场强度
+
q2
q1
P1
在电场中的同一位置，由于小球所带电荷量不同，所受的电场力不同。
说明不能用电场力来反映电场的性质。
二、电场强度
不同试探电荷受到的电场力与试探电荷的电量有关
寻找一个不变的量
进一步研究表明：
对于电场中的同一点，试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值是一定的。
二、电场强度
3.单位：牛每库，符号N/C
4.物理意义：反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在该点所受的电场力。
1.定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值。
E与F成正比，与q成反比？
二、电场强度
2.定义式：
????=????????
?
(比值定义法)
5.电场强度的方向
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
按照这个规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的电场强度方向相反。
物理学中规定，电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。
二、电场强度
电场强度的两个性质
1.唯一性：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，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。
二、电场强度
2.矢量性：电场强度也描述电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。
点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？
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。
三、点电荷的电场
+
-
Q ：场源电荷
r ：电场中点到Q的距离
两个场强公式对比
三、点电荷的电场
电场强度的叠加：
电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？
四、电场强度的叠加
+
1
Q
2
Q
P
1
E
2
E
1
E
2
E
+
1
Q
2
Q
P
E
E
独立性：同一空间内各个场强对电荷的作用互不影响。
电场强度的运算遵循平行四边形定则
+Q
-Q
E1
E2
E
+Q
+Q
E1
E1
E2
E2
E
四、电场强度的叠加
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。
Q
r
P
r
Q
P
四、电场强度的叠加
电场看不见,摸不着,除了用公式描述电场以外，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。
法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是电场线。
法拉第
五、电场线
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
五、电场线
点电荷的电场
等量电荷电场
五、电场线
几种常见的电场线
1.同一幅图中可以用电场线的疏密表示电场强度的大小。
2.在静电场中，电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远，是不闭合的曲线。
3.同一电场的电场线在电场中不相交。
4.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。
电场线的特点：
五、电场线
电场线的模拟 :
把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，再放入电场中，这时可以发现碎屑按场强的方向排列起来。
五、电场线
2.两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直。在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等，中点场强最大。
O
1.两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷。连线上，
中点场强最小；
3.在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时电场力不做功。
拓展1：等量异种电荷的电场特点
2.中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。
O
1.两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线。
4.在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强
先变强后变弱．
拓展2：等量同种电荷的电场特点
3.两点电荷连线中垂面(中垂线上)，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)
不等量电荷
点电荷与导体
五、电场线
拓展3：其他电场线
1.定义：各点电场强度的大小相等、方向相同的电场。
2.匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线。
实例：相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场(忽略边缘)可以看做匀强电场。
六、匀强电场
课堂小结
单位
矢量
叠加
电场
强度
????=????????
?
定义
性质
电场
电荷周围存在的特殊物质。
特
点
电场线
为了描述电场而假想的线。
【典例1】下列说法正确的是（　　）
A．电场和电场线一样，是人为设想出来的，其实并不存在
B．根据 ，当两点电荷间的距离趋近于零时，电场力将趋向无穷大
C．从公式 来看，场强大小E与F成正比，与q成反比
D．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体才可以看成点电荷
随堂演练
典例分析
【正确答案】D
【典例2】（2020·淮安市淮安区教师发展中心学科研训处高二期中）静止的带电粒子A、B在电场中的受力方向如图所示，则它们的带电情况是（　　）
A．A、B均带正电荷 B．A、B均带负电荷
C．A带正电荷，B带负电荷 D．A带负电荷，B带正电荷
随堂演练
典例分析
【正确答案】D
【典例3】（2020·三门峡市外国语高级中学高二期中）如图所示，甲、乙两个带电小球用绝缘细线悬挂在天花板上，两个小球均处在水平向左的匀强电场中保持静止。悬挂甲球的细线处于竖直状态，而悬挂乙球的细线则向远离甲球的方向倾斜。两小球可视为点电荷且其连线水平，则下列判断正确的是（　　）
A．甲、乙两小球一定带同种电荷
B．甲、乙两小球一定带异种电荷
C．乙球一定带负电
D．乙球带电量一定大于甲球的带电量
随堂演练
典例分析
【正确答案】C
【典例4】（2020·河北祖冲之中学高二期中）真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，电场力的大小F跟试探电荷电量q的关系分别如图中直线a、b所示。下列说法正确的是（　　）
A．B点的电场强度大小为0.25N/C
B．A点的电场强度的方向沿x轴负方向
C．点电荷Q的位置坐标为0.3m
D．点电荷Q是正电荷
随堂演练
典例分析
【正确答案】C
随堂演练
典例分析
【典例5】（2021·四川遂宁市·射洪中学高二开学考试）（多选）如图所示，金属板带电量为＋Q，质量为m的金属小球带电量为＋q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α，小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L。下列说法正确的是（　　）
随堂演练
典例分析
【正确答案】BC
随堂演练
典例分析
【正确答案】BC
【典例6】（2021·江西新余市·高二月考）如图所示，直角三角形ABC中∠B=30°，点电荷A、B所带电荷量分别为QA、QB，测得在C处的某负点电荷所受静电力方向平行于AB向左，则下列说法正确的是（　　）
A．B带正电，QA∶ QB =1∶4
B．B带负电，QA∶ QB =1∶4
C．B带负电，QA∶ QB =1∶8
D．B带正电，QA∶ QB =1∶8
典例分析
【正确答案】C
【典例7】（2021·青海西宁市·高二期末）在M、N两点放置等量的异种点电荷如图所示，MN是两电荷的连线，HG是两电荷连线的中垂线，O是垂足。下列说法正确的是（　　）
A．OM中点的电场强度大于ON中点的电场强度
B．O点的电场强度大小与MN上各点相比是最小的
C．O点的电场强度大小与HG上各点相比是最小的
D．将试探电荷沿HG由H移送到G，试探电荷所受电场力先减小后增大
随堂演练
典例分析
【正确答案】B
【典例8】（2020·衡水市第十四中学）均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为通过半球顶点与球心O的直线，在直线上有两点M、N， 。已知N点的场强大小为E，静电力常量为k，则M点的场强大小为（　　）
随堂演练
典例分析
【正确答案】A
随堂演练
典例分析
THANKS
“
”

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