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高中人教版物理必修第三册
第九章 静电场及其应用
3 电场 电场强度
一、电场
★人类对“电场”的认识
19世纪30年代，英国物理学家法拉第提出：电荷的周围存在一种特殊的物质---电场，电荷间的作用力是通过电场实现的。
物理学的理论和实验证实并发展了法拉第的观点。场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，场也是物质存在的一种形式。
物质的
存在形式
实物
由分子、原子组成，
如水、铁块等。看得见，摸得着
场
如电磁场、引力场等,
看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在
一、电场
3.电场的基本性质——
对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。
1.电场是存在于带电体周围的特殊物质。
静止电荷所产生的电场- - - - 静电场
研究电场的性质应从静电力入手
2.电荷间的相互作用是通过这种物质—场而发生的。
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
场源电荷
试探电荷
在电场中放入一个带电小球检验电场的强弱，我们把它称为- - 试探电荷（检验电荷）
而产生电场的那个电荷称为- - 场源电荷 （源电荷）
检验电荷：电量很小（不影响源电荷的电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。
尺寸充分小
电量充分小
+Q
论证1：同一电荷，在电场中的不同位置时受力分析：
结论一：同一电荷在不同位置，所受电场力不同。F/q也不同。
：场源电荷
：试探电荷
不能用电场力的大小表示电场的强弱。
结论二：不同电荷在同一点受力不同，但F/q相同。
论证2：不同电荷，在电场中的同一位置时受力分析：
：场源电荷
：试探电荷
二、电场强度
结论: F/q能反映电场中某点电场强弱。
2. 电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值F/q是一定的。
1.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。
定量的实验发现：
二、电场强度
1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
3.单位：牛/库(N/C)
4.电场强度是矢量。
2.定义式：
二、电场强度
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
则：跟负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
物理学中规定：电场中某点的电场强度E方向跟正电荷在该点所受的电场力方向相同。
电场强度E的方向
电场强度是反映电场本身的性质（电场强弱和方向）的物理量。
5.物理意义：
例1、真空中有一电场，在电场中的P点放一电荷量为4.0×10﹣9C的试探电荷，它受到的电场力为2.0×10﹣5N，则P点的场强为 N/C；把试探电荷量减小为2.0×10﹣9C，该电荷在P点受到的电场力为 N。
练习1 电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ）
A.若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半。
B.若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。
C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。
D.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
三、点电荷的电场强度
【讨论与思考】真空中的点电荷带电量为Q，则Q在距离为r的位置的场强大小与方向如何？

Q：场源电荷
r：电场中点到Q的距离
只适用于真空中点电荷
（与检验电荷q无关，仅与场源电荷Q及r有关）
q：试探电荷
1.点电荷的电场强度的大小
＋
－
2.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
两个电场强度公式的比较
适用范围 电荷的意义
定义式，适用于一切电场
决定式，仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷，E与q无关
Q是场源电荷，E与Q成正比
例2 如图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘细线悬于O点，试求小球所在处的电场强度？
想一想：
如图，真空中有一线段AB，其中垂线MN与其相交于点O，中垂线上有一点C，且AC=r。 请回答：
1.仅一电荷量为Q的正点电荷放在A点时，求C点的场强。
r
A
B
M
N
O
C
+
2.仅一电荷量为Q的负点电荷放在B点时，求C点的场强。
EA=KQ/r2
r
A
B
M
N
O
C
+--
EB=KQ/r2
3.如果正、负电荷同时放在A、B两点时，如何判断C点的场强。
r
A
B
M
N
O
C
+--
++-
EA=KQ/r2
EB=KQ/r2
E
四、电场强度的叠加
1.电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则
E+
E-
E合
P
＋Q1
　 Q2
2.总场强：场强叠加原理
等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和
电场强度的叠加
3.一个半径为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
电场强度的叠加
例3.在真空中有两个点电荷Q1=＋3.0×10-8C和Q2=－3.0×10-8C，它们相距0.1m，求电场中A点的场强．（A点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m）
Q1
Q2
A
E1
E2



方向水平向右
练习2 如图，A、B是两个点电荷，它们的电量分别为Q1，Q2，MN是AB连线的中垂线，C是中垂线上的一点，下列哪种情况能使C点场强方向指向MN的左侧（ ）
A. Q1，Q2都是正电荷，且Q1＞Q2
B. Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1＞|Q2|
C. Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|＜Q2
D. Q1，Q2都是负电荷，且|Q1|＜|Q2|
C
例4 如图所示，电荷量为＋q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的a、b两点关于薄板对称，到薄板的距离都是d.若图中a点的电场强度为零，则b点的电场强度大小和方向分别为(静电力常量为k)(　　)
D
练习3 如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=L，试求P点的场强．
第二课时 电场线
【复习回顾】
什么是电场？电场的基本特点是什么？
如何描述电场？
一、电场线
1、定义：在电场中画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强一致，这些曲线就叫电场线。
二、电场线的特点
(3)、始于正电荷（或无穷远），终于负电荷（或无穷远）
(4)、任意两条电场线都不相交，不相切，不闭合。
用电场线上某点的切线方向表示该点场强方向。
(2)、用疏密程度表示场强相对大小，
(1)、电场线是一些假想的曲线，实际并不存在。
(5)、电场线不是电荷在电场中的运动轨迹。
电场线
电场线
电场线
典型电荷的电场线
（1）点电荷的电场线
电场线
+
－
正电荷的电场线，从正电荷出发到无穷远处，——光芒四射
负电荷的电场线，从无穷远出出发，终止于负电荷——万箭穿心
特点：1、离点电荷越近，电场线越密，电场强度越大。
2、在点电荷的电场中，不存在场强相等的点。
3、以点电荷为球心的球面上各点的场强大小相等，方向不同，电场线总是和球面垂直。
（1）点电荷的电场线
电场线
（2）等量异种点电荷的电场线
电场线
（2）等量异种点电荷的电场线
等量异种电荷的电场线，正电荷出发，终止于负电荷——藕断丝连
特点：1、电荷连线的中垂面上各点电场线都和此面垂直，方向相同。
2、电荷连线的中垂面上距中点O等距的点场强相同。
3、沿中垂面离中点O越远，场强越小。
电场线
（3）等量同种点电荷的电场线
电场线
等量同种电荷的电场线，从正电荷出发到无穷远初，——分道扬镳
特点：1、两电荷连线重点O处的场强大小为零。
2、电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。
3、从电荷连线的中点O沿中垂面到无穷远，场强先变大后变小。
（3）等量同种点电荷的电场线
电场线
（4）带等量异种电荷的平行板之间电场线
（5）匀强电场的电场线
各点场强大小和方向都相同的电场叫匀强电场。
电场线的特点：
等距平行的直线
E
3.电场线的应用
（1）利用电场线分布规律判断电荷的受力情况
例1 一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的（ ）
C
(2)由电场线和运动轨迹判断运动情况
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电场力作用，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(　 　)
A．粒子必定带正电荷
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
ACD
思考：
（1）电场线是不是带电粒子运动的轨迹？
（2）带电粒子运动的轨迹与电场线可能重合吗？
4.带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线重合的条件
（1）电场线是直线
（2）粒子的初速度为零或初速度方向与电场线平行
（3）粒子仅受静电力或F合沿电场线所在直线

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