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第九章 静电场及其应用
人教版（2019）
9.3 电场 电场强度
目录
01
02
03
电场强度
点电荷的电场 电场强度的叠加
电场
04
电场线
05
匀强电场
目录
第一部分 电场
温故知新
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
两个点电荷没有直接接触，它们之间的相互作用力是怎样产生的呢？
+
+
库仑定律：
表达式：
疑 问：
万有引力
超距作用
既不需要媒介，也不需经历时间，而是超越空间直接发生的作用力。
静电力像万有引力一样，也是一种超距力。
一、电场
超距作用观点不可避免地具有一种神秘色彩，与人类的理智和科学追求不符。
课堂探究
例如：
接触力：弹力、摩擦力等
非接触力：万有引力（重力）、磁力、库仑力等
万有引力的传递是通过万有引力场
磁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？
？
以“场”为媒介
法拉第认为是通过媒介发生的，提出了“力线”的概念，由后人完善后形成了场的概念。
法拉第
电场
课堂探究
静止电荷 静电场
产生
B
A
F
在电荷的周围存在着一种特殊物质，这种物质看不见、摸不着，我们把这种物质叫作电场。
F
产生
施力于
电场B
施力于
产生
电场A
电荷A
电荷B
电场力的性质：电场对场中的其它电荷产生力的作用
物理学的理论和实验证实并发展了法拉第的观点。电场以及磁场已被证明是一种客观存在。场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式，只有研究运动的电荷，场的物质性才突显出来。
一、电场
在空间中放一个点电荷+Q，它周围有电场吗？
电场看不见摸不着，你怎样检验电场是否存在？
思考讨论
又如何描述电场的强弱呢？
第二部分 电场强度
场源电荷：产生电场的电荷
检验（试探）电荷：检验是否存在电场或检验电场强弱分布状况的电荷
要求：检验电荷的电荷量及尺寸必须充分小，对场源电荷的电荷分布不产生明显的影响，并可以精确检测电场各位置。
【演示实验】同一点电荷在电场的不同位置的受力情况
【结论】：离场源电荷越远，电场的力的本领越小，即电场越弱，说明电场的强弱跟位置有关
探究一：描述电场强弱的物理量
+Q
F3
+q
F2
+q
F1
+q
猜想：能否用电场力的大小表示电场的强弱？
探究一：描述电场强弱的物理量
在电场中的同一点，不同的电荷，受到的静电力也不相同。静电力的大小不仅与与电荷所处位置有关，还与检验电荷q的带电量有关。
也就说：静电力大处，电场不一定强。
+Q
F3
+10q
F1
+q
启迪：描述电场强弱的物理量不能与检验电荷q有关。
探究一：描述电场强弱的物理量
假设在A点，放入一个检验电荷q1，受到的静电力是F1
A
在A点，再放入一个检验电荷q1，受到的静电力也是F1
这样相当于在A放入一个电荷2q1，受到的静电力为2F1
探究一：描述电场强弱的物理量
其中k 为比例系数，与F、q无关：
凡是k大处，即：“ ”大处，对于同一电荷，所受静电力就大，且与检验电荷q无关，与位置有关。
在A点，再放入一个检验电荷q1,受到的静电力也是F1
依次类推，可以发现：静电力大小F与检验电荷的电荷量q成正比
其关系式： 即：
探究一：描述电场强弱的物理量
可见：比值“ ”能够描述电场的力的性质，我们引入一个新的物理量——“电场强度”来表示它。
【结论】
探究一：描述电场强弱的物理量
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。
定义式：
单位：牛/库仑(N/C)
方向：电场强度是矢量。电场在某点的电场方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力方向相反。
物理意义：场强反映电场的力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关 。
比值定义法
二、电场强度
电场力：F=qE
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。
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？
二、电场强度
第三部分 点电荷的电场 电场强度的叠加
式中Q是场源电荷大小，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，但方向不同。
【探究结论】
在点电荷的电场中能否找到电场强度完全相同的几个不同的点？
（大小决定式）
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
-
（方向）
+
真空中点电荷的电场
正点电荷电场方向背离电荷
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
负点电荷电场方向指向电荷
和
的区别：
适用范围 电荷的意义
定义式，适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷，但E与q无关
Q是场源电荷，
E与Q成正比
【归纳总结】
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
单个点电荷产生的场强规律很明显，那多个点电荷产生的电场又有什么样的规律呢？
+Q
＋Q
+Q
-Q
独立性：各个场强对电荷的作用互不影响
电场中任意一点的总场强等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和，这就是场强叠加。
电场强度的叠加
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
一个比较大的带电物体不能看作点电荷。
在计算它的电场时，可以把它分为若干小块，只要每个小块足够小，就可以把每小块所带的电荷看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
若带电体比较大，不能看作点电荷？我们如何求带电体的电场？
Q
r
P
r
Q
P
r>R，Q是整个球体所带的电荷量
可以证明：半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球外产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相等。
三、点电荷的电场 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，我们还可以用什么方法形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向呢？
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
四、电场线
第四部分 电场线
1、电场线：画在电场中的一条条有方向的曲线。
（1）曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向；
（2）在同一幅图中，电场线的疏密反应电场强度的小大。
EA
EB
A
b
a
B
Ea
Eb
>
电场线是为形象描述电场而引入的假想线
2、描述方法：
四、电场线
正点电荷的电场线
负点电荷的电场线
四、电场线
以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同.
实验模拟：
动画模拟：
点电荷的电场线分布
四、电场线
实验模拟：
动画模拟：
等量异种点电荷的电场线分布
四、电场线
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。
等量异种点电荷的电场线分布平面图
1、两电荷的连线上：各点电场强度的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷；O点的电场强度最小，从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；关于O点对称的两点的电场强度相同。
2、两电荷连线的中垂线上：各点的电场强度方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直；O点的电场强度最大，从O点沿中垂线向两边逐渐减小，直至无穷远时为零；关于O点对称的两点的电场强度相同。
四、电场线
实验模拟：
动画模拟：
等量同种点电荷的电场线分布
四、电场线
等量同种点电荷的电场线分布平面图
2、两电荷连线的中垂线上：O点和无穷远处的电场强度均为零，所以在中垂线上，由O点开始，沿中垂线向两边电场强度先变大，后逐渐减小，到无穷远时减小为零；关于O点对称的两点的电场强度大小相等、方向相反。
1、两电荷的连线上：每点电场强度的方向由该点指向O点，大小由电场强度为零的O点开始向两端逐渐变大；关于O点对称的两点的电场强度大小相等、方向相反。
四、电场线
两个等量点电荷的电场特征
比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷
电场线分布图
连线上中点O处的场强
连线上的场强大小(从左到右)
沿中垂线由O点向外的场强大小
最小但不为零，指向负电荷一侧
为零
先变小，再变大
先变小，再变大
O点最大，向外逐渐减小
O点最小，向外先变大后变小
四、电场线
（1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；即电场线不闭合。
（2）同一电场的电场线在电场中不相交。
3、电场线的特点：
四、电场线
导体表面的电场线一定与导体表面垂直．
点电荷与平行带电板之间电场线分布平面图
四、电场线
等量异号电荷的平行金属板的电场线分布
四、电场线
第五部分 匀强电场
除边缘部分外，两板间的电场线相互平行，间距相等。
匀强电场：如果一个电场中各点的电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫匀强电场。
1、各条电场线互相平行且间距相等（疏密程度相同）；
2、电场线都是直线；
等量异号电荷的平行金属板的电场线分布平面图
四、电场线
探究：电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？
这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。
要使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件，例如：
①电场线是直线；
②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；
③电荷只受电场力作用。
思考讨论
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。
课堂总结
1、（多选）关于电场，下列说法中正确的是(　　)
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场不是客观存在的，是人们虚构的
C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
D．电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中
AC　
课堂练习
2、（多选）关于电场强度E，下列说法正确的是(　　)
A．由E＝知，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍
B．由E＝k知，E与Q成正比，而与r2成反比
C．由E＝k知，在以Q为球心，以r为半径的球面上，各处场强均相 同
D．电场中某点的场强方向就是该点正电荷受到的静电力的方向
BD
课堂练习
3、下列关于点电荷的场强公式E＝ 的几种不同的理解，正确的是（ ）
A.以点电荷Q为中心，r为半径的球面上，各处的场强相同
B.当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0
C.在点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q
D.在点电荷Q产生的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比
D
课堂练习
C
课堂练习
4、图中的虚线为真空中两个半径相同的金属球体之间的部分电场线，电场线关于两球心连线的垂直平分线OO’对称，a和a’、b和b’分别关于OO’对称。下列说法正确的是（ ）
A. 两个金属球一定带同种电荷
B. a、a’两点的电场强度相同
C. b、b’两点的电场强度相同
D. 将一电荷量为q的负电荷从a移动到a’，静电力不做功
5、如图所示，在等边三角形ABC的三个顶点上，固定三个正点电荷，电荷量的大小关系为q′＜q，则三角形ABC的几何中心处电场强度的方向（ ）
A.平行于AC边
B.平行于AB边
C.垂直于AB边指向C
D.垂直于AB边指向AB
C
课堂练习
6、如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q＞0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)（ ）
A.B. C. D.
B 　
课堂练习
7、(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
课堂练习
THANKS

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