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(共26张PPT)
第3节　 电场与电场强度
第1章　静电力与电场强度
教学目标
例如：
接触力：弹力、摩擦力等
非接触力：万有引力（重力）、磁铁间的相互作用力、库仑力等
万有引力的传递是通过万有引力场
力的传递是通过磁场
物体之间的相互作用，有的需要接触，有的则不需要。
那么两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？
新课引入
弹力和摩擦力都是在两个物体相互接触的情况下发生的。而两个电荷没有接触，就可以发生静电力的作用。那么，电荷间的相互作用是通过什么发生的？
+
+
B
A
3、法拉第“场”的观点
电荷周围存在电场，电荷之间的作用力就是通过这个电场相互作用的。
1、超距作用说
2、以太说
另一种观点认为，力是通过空间中的一种弹性媒介 —“以太”传递的。
电荷之间的作用力不需要物质作为媒介，能从一个物体立即作用到相隔一定距离的另一个物体，这是超距作用的观点。
+Q2
+Q1
F2
F1
物理学界的认识过程
法拉第 Faraday
（1791－1867）
近代物理学证实并发展了法拉第的观点
物质的存在形式
实物
(由分子、原子组成，如水、铁块等)
场
(如电磁场、引力场等,是客观存在的另一种物质形态)
2.电场力：电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。
在静电场中电场力就是静电力。
1.电场：电荷周围存在的特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场传递 。
静止电荷产生的电场又称静电场。
一、电场及电场力
A
A产生的电场
B
FAB
FBA
B产生的电场
电场
A
B
FBA
FAB
一、电场及电场力
3.电荷间的相互作用力是通过电场施加的.
电场对放入其中的电荷有电场力的作用，电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。在研究电场的性质时，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的静电力入手。
+q
试探电荷
+Q
场源电荷
场源电荷：激发电场的电荷
试探(检验) 电荷：体积比较小，带电荷量也比较小，
它的存在对源电场的分布不造成影响。
二、电场强度
＋q
FA
＋q
FB
＋Q
【探究1】
电场中不同的点，同一电荷所受力不同
Q
P
+q
Q
P
+2q
Q
P
+4q
F
2F
4F
【探究2】
电场中同一点，不同电荷所受力不同
二、电场强度
+Q
+q
F1
A
+q
F3
C
+q
F2
B
+q
F4
D
实验表明：同一试探电荷q在电场中的不同位置受到的电场力各不相同，在距Q近的点受到的电场力大，在距Q远的点受到的电场力小，这个现象说明在电场中的不同位置，电场的强弱程度不同，所以，我们应当寻找一个合适的物理量来表示电场的强弱程度。
如何描述电场的强弱程度？
二、电场强度
我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱。因为对于电荷量不同的试探电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也是不同的。那么用什么物理量能够描述电场的强弱呢？
+Q
P
F1
F2
F3
F4
q1
q2
q3
q4
如何描述电场的强弱程度？
实验发现：在电场中的同一点，检验电荷的电量q发生变化，它所受的电场力的大小F也随之变化（成正比的变化）而电场力的大小F与检验电荷电量q的比值不变，即
这个比值不随检验电荷电量变化，说明它与检验电荷无关，它只与电场中这点（P）的位置有关。
<
<
<
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
(2）定义式：
（3）单位：牛/ 库；即 N/C
（4）物理意义：描述电场力的性质的物理量，在静电场中不随时间而变化。
（适用于任何电场）
二、电场强度
1.电场强度
（5）电场强度的方向——矢量性
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
按照规定：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
2.电场力
(1)公式：F＝qE
(2)电场强度E从力的角度描述了电场的性质。
【例题】如图所示，A为带正电，电荷量为Q的金属板，沿金属板的垂直平分线在
距离板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力作用而偏转
θ角后静止。设小球用绝缘细线悬挂于O点，求小球所在处的电场强度。
典例分析
点拨　这里，带电金属板A的大小和形状与两带电体之间的距离相比是不能忽略的，故带电金属板不能看成点电荷。
解析　分析小球的受力如图所示，由平衡条件得
F电＝mgtan θ
由于小球带正电，所以小球所在处的电场强度方向水平向右。
思考:电场看不见,摸不着,怎样才能形象的描述电场呢

用形象简明的电场线表示电场的强弱和方向
+
E
三、电场线
为了形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向,法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是画电场线。
1.定义：电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。
电场线是假想的，实际并不存在。
三、电场线
（1）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致。
（2）电场线的疏密程度反映了电场的强弱。
2.意义：
EA>EB
EA
EB
A
B
三、电场线
3、几种典型电场的电场线
等量异种电荷形成的电场线
等量同种电荷形成的电场线
正点电荷形成的电场线
负点电荷形成的电场线
+
【例题】某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一试探电荷＋q由a点静止释放，只在静电力作用下它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度的方向相同
典例分析
解析　电场线的疏密表征了电场强度的大小，由题图可知EaEc，Eb>Ed，故选项C正确，A错误；由于电场线是曲线，由a点静止释放的正电荷只在静电力作用下不可能沿电场线运动，故选项B错误；电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a点和b点的切线不在同一条直线上，故选项D错误。
答案　C
本课小结(共18张PPT)
第4节　点电荷的电场 匀强电场
第1章　静电力与电场强度
教学目标
点电荷Q在真空中形成的电场中，不同点的场强是不同的，那么场强的大小由什么因素决定？
在点电荷Q形成的电场中，在距离Q为r的P点放一试探电荷q
新课引入
2.场强方向：以点电荷Q为球心，当Q为正电荷时电场方向沿半径向外；
当Q为负电荷时电场方向沿半径向内。
Q—真空中点电荷的电量
r—某点到点电荷的距离
一、点电荷的电场
与点电荷相距r的球面上各点的电场强度
1.公式：
【例1】图甲中AB是一个点电荷形成电场的一条电场线，图乙则是电场线
上P、Q处的试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图像，下列
说法可能的是(　　)
A.场源电荷在P点左侧
B.场源电荷在P、Q之间
C.场源电荷在Q点右侧
D.因不知场源电荷的电性，所以无法确定场强方向
典例分析
解析　由F＝Eq和图乙可知EP＞EQ，故场源电荷离P点较近，因为图甲中AB是一个点电荷形成电场的一条电场线，如果场源电荷在P、Q之间，那AB就是两条电场线了，所以场源电荷在P点左侧，A正确，B、C错误；如果场源电荷为正点电荷，则场强方向由P指向Q；如果场源电荷为负点电荷，则场强方向由Q指向P。由于不知道点电荷的电性，故无法确定场强方向，D正确。
答案　AD
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。
P点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生的电场强度E2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？
二、场强叠加原理
【例2】如图所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，求：
(1)两点电荷连线的中点O处的场强的大小和方向；
(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B都为r的O′点处的场强大小和方向。
典例分析
电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这种电场叫做匀强电场。
三、匀强电场
带有等量异号电荷的一对平行金属板，如果两板相距很近，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场。
【例3】如图所示，一个带电小球用绝缘细线悬挂在匀强电场中，当悬线与竖直方向成60°角时，小球恰好在B点处于平衡状态，若线长为0.05m，小球质量为0.1kg，两板间的电场强度为3×106N/C，两板间距为 m，求：
（1）小球的电荷量；
（2）如果将小球在悬点正下方的A点由静止释放，
那么它到达B点时的速度为多大？
典例分析
解析：
（1）小球在B点处于平衡状态，则有：qE=mgtan60°
解得：q= ×10-6C
（2）从A到B的过程中运用动能定理得：
qELsin60°-mg(L-Lcos60°)=mv2-0
解得：v=1m/s
备课小结
1.如图,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2。E1与E2之比为( )
B
跟踪练习
A.1:2 B.2:1 C.2: D.4:
2.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷(　　)
A．应放在A点，Q＝2q　　
B．应放在B点，Q＝－2q
C．应放在C点，Q＝－q
D．应放在D点，Q＝q
E1
E2
E0
+Q
先将＋q、－q在O点产生的场强合成
因为＋q、－q与O点构成等边三角形，可求出合场强E0方向水平向右，大小E0＝E1＝E2，如图所示
要使O点合场强为零，放入的电荷Q在O点产生的场强必与E0等大反向
-Q
CD
A
B
+Q
+Q
P
EA
EB
解：A、B都在P点产生电场，且两个场强方向相反。
3.真空中两个正点电荷A、B所带电荷量皆为Q，且相距为r，则距离A为 处的P点的电场强度为多少？(共16张PPT)
第2节　 库仑定律
第1章　静电力与电场强度
教学目标
同种电荷之间存在斥力；异种电荷之间存在引力
甲
乙
丙
电荷间的这种作用力叫做静电力。
新课引入
电荷之间的静电力大小取决于哪些因素呢？
1.可能跟电荷的电量有关
2.可能与两个电荷间的距离有关
3.静电力还可能带电物体形状、电荷分布，带电体大小等有关
在研究带电体间的相互作用时，当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。
均匀带电的球体，由于球所具有的对称性，即使它们之间的距离不是很大，一般也可以当作电荷来处理——电荷集中在球心的点电荷。
一、点电荷
点电荷真实存在吗？
理想化模型——实际中不存在只有电荷量，没有大小、形状
质点 点电荷
理想化模型 理想化模型
问题大小相对于研究 问题大小相对于研究
质量 质量和电荷量
一、点电荷
点电荷类似于力学中的质点
探究影响电荷间相互作用的因素
二、两点电荷间的静电力
实验表明：
电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。
两电荷之间作用力的规律是法国物理学家库仑在前人工作的基础上，通过与牛顿万有引力定律的类比和自己大量实验研究，在1785年总结得出。
二、两点电荷间的静电力
真空中两个静止的点电荷的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
1.库仑定律：
2.公式：
其中：k叫静电力常量，k=9.0×109N·m2/C2
3.适用条件：真空、静止、点电荷
二、两点电荷间的静电力
计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
4.方向：
在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
【例1】 如图所示，分别在A、B两点放置点电荷Q1＝＋2×10－14 C和Q2＝－2×10－14 C。在AB的垂直平分线上有一点C，且AB＝AC＝BC＝6×10－2 m。如果有一电子静止放在C点处，则它所受的库仑力的大小和方向如何？(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)
典例分析
解析：电子带负电，在C点同时受A、B两点电荷的作用力FA、FB，如图所示。
同理可得FB＝8.0×10－21 N。
由矢量的平行四边形定则和几何知识得静止放在C点的电子受到的库仑力大小
F＝FA＝FB＝8.0×10－21 N，方向平行于AB连线由B指向A。
【例2】如图所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异种点电荷QA、QB，QA=+Q，QB=-Q，求在顶点C处带电量为2Q的点电荷QC所受的静电力。
解：
以QC为研究对象，分析QC受力情况。
**题目中没有明确QC电性，解答时就需考虑QC带正负电的两种情况。
典例分析
（1）当QC为正电荷，受力情况：
解：
以QC为研究对象，分析QC受力情况。
QA对QC作用力（同种电荷相斥）：
QB对QC作用力（异种电荷相吸）：
∵QA=QB=Q
∴FA=FB
FA
FB
，方向水平面向右。
F1
（2）当QC为负电荷时，受力情况：
则：
，方向水平面向左。
FB
FA
F2
1.实验装置：如图所示
2.实验原理：
A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小是一一对应关系。
3.实验步骤：
①控制A和C的电荷量不变，扭转悬丝改变电荷间的距离r，记录悬丝扭转的角度，即可验证力F与距离r的关系；
三、库仑扭秤实验
②控制A和C的距离不变，改变A和C的电荷量q1和q2，扭转悬丝保持电荷间的距离r不变，记录悬丝扭转的角度，即可验证力F与电荷量q1 、 q2的关系；
库仑扭秤实验
库仑定律
本课小结(共21张PPT)
第5节　 静电的利用与防护
第1章　静电力与电场强度
教学目标
为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？
新课引入
空气污染
一、静电的利用
雾霾天气
带正电圆筒A
带负电电极B
-
-
+
+
1.静电除尘
基本构造：
金属圆筒A接高压电源正极并接地，筒内金属丝A接高压电源负极。
除尘原理：
带负电金属线B 和金属圆筒A之间产生强电场，距B越近，场强越大，B附近的空气中的气体分子被电离，成为电子和正离子，正离子被吸附到B上，得到电子又成为分子，电子在向正极运动过程中，使烟气中的煤粉带负电，吸附到正极A上最后在重力作用下落入下面的漏斗中。
当油漆从喷枪中喷出时，喷嘴使油漆微粒带正电，它们互相排斥，扩散开来形成一大团漆云，被吸附在带负电的工件表面。这种静电喷涂的方法省漆而均匀。
喷雾原理：
2.静电喷雾
3.激光打印
硒鼓
硒鼓表面覆盖半导体硒，没有光照的部分是很好的绝缘体，有光照的部分立即变成导体，并将所带的电荷传走。
（1）充电：由电源使硒鼓表面带正电荷.
（2）曝光：如下图
（3）显影
（4）转印
激光打印
激光打印
激光打印
尖端放电
由于导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，所以空气分子被电离成电子和带正电的离子，继而产生“尖端放电”。
二、静电的防护
带电体尖端电荷密度大，周围电场E强，更容易电离空气，形成电流通路。
原理：静电感应
电荷异性相吸，同性相斥。
1、使用避雷针
接近
带电雷雨云
避雷针
静电感应
金属棒出现与云层相反电荷
尖端放电
向大气放电中和空气中电荷
2、良好接地
在含有易燃气体的工厂或实验室里的工作人员要穿一种特制的导电鞋
油罐车后要用一根铁链拖在地上
在地毯中夹杂一些不锈钢铁丝
飞机起落架上的轮胎要用导电橡胶制成
——将电荷导入大地而不至于大量积累。
维修集成电路板技术员所带的防静电手套
如：
【例1】 如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内
空气电离，电离出的电子在电场力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉
带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了，就此示意图，下列
说法正确的是(　　)
A．N接电源的正极　　
B．M接电源的正极
C．电场强度EB＞EA
D．电场强度EB＜EA
典例分析
答案：AC
本课小结(共20张PPT)
第1节　 静电的产生及其微观解释
第1章　静电力与电场强度
教学目标
冬天梳头发会
出现头发越梳越蓬松
这是为什么呢？
梳子或塑料棒
被毛皮摩擦后能吸纸
这是为什么呢？
冬天脱毛衣
会看到很多“闪电”
这是为什么呢？
新课引入
一、静电的产生
（1）两种电荷（富兰克林命名）
用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电;用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
（2）电荷性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
1.电荷
说明：比较带电的多少,比较其电荷量的绝对值;
电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质。
讨论：电荷的多少如何表示？单位是什么？
（3）电荷量：电荷的多少，简称电量。
符号：Q或q
单位：库仑（C）
一、静电的产生
摩擦起电的原因：摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。
动画演示
2.摩擦起电
一、静电的产生
3.接触起电：当一个带电体接触
导体时，电荷会发生转移，使导
体也带电。
一、静电的产生
一、静电的产生
4.感应起电
一、静电的产生
当一个带电体靠近导体时，也可使物体带电，受附件带电体的影响而使导体上电荷重新分布的现象，称为静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。
二、产生静电的微观解释
1.原子结构
构成物质的原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的。
原子(电中性）—原子核和电子
电中性
正电
负电
电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律（law of conservation of electric charge）。
2.电荷守恒定律
二、产生静电的微观解释
原因：摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。
动画演示
3.摩擦起电的微观解释
二、产生静电的微观解释
实质：电子从一个物体转移到另一个物体上，得到电子的带负电，失去电子的带正电。
4.感应起电的微观解释
二、产生静电的微观解释
原因：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体。使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷。
实质：感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分．
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
＋
－
－
－
－
＋
＋
【例题】如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是(　　)
A.把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，
A、B上的金属箔片仍张开
C.把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D.把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A上的
金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
典例分析
解析　A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累负电荷，B端积累正电荷，所以两边的金属箔片都张开，A正确；若此时先把A、B分开再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量不会变，金属箔片仍张开，B正确；但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误；先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，D错误。
答案　AB
本课小结
1.关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是(　　 )
A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷
B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分
D.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体
跟踪练习
BC
2.如图所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体球
开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中能使两球都带电的是(　 　 )
A.先把两球分开，再移走棒 B.先移走棒，再把两球分开
C.使棒与甲球瞬时接触，再移走棒 D.先使乙球瞬时接地，再移走棒
ACD
3.如图所示，将带电棒移近甲、乙两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘。下述几种方法中能使两球都带电的是(　　)
A.先把两球分开，再移走棒
B.先移走棒，再把两球分开
C.先将棒接触一下其中的一球，再把两球分开
D.移走棒，两导体球不分开
AC
谢谢
大家

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