電場電場強度-【教學無憂】高二物理（人教版2019）

9.3電場

電場強度主講人：2025年x月x日人教版（2019）高二年級物理必修3系列1電場2電場強度3點電荷的電場電場強度的疊加4電場線目錄CONTENTS新課導(dǎo)入相隔一定距離的電荷間可以發(fā)生力的作用。電荷間的相互作用是通過什么發(fā)生的？通過起電機使人體帶電，蛋撻殼為什么飛？人的頭發(fā)會豎起并散開。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？電場第一部分01場的提出電荷間的相互作用是一種“超距作用”，可以跨越空間安培法拉第電荷間的相互作用是通過一種媒介發(fā)生的，這種媒介為電場。02電荷間的作用

法拉第提出的是“力線”的概念，“場”是由麥克斯韋等人完善后形成的概念。BAFF產(chǎn)生施力于電場B施力于產(chǎn)生電場A電荷A電荷B電場對場中的其它電荷產(chǎn)生力的作用03電場及性質(zhì)1.電場的產(chǎn)生:電場是存在于帶電體周圍的且傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質(zhì)。電荷間的作用總是通過電場進行的。2.電場的基本性質(zhì):對放入其中的電荷有力的作用，即電場力。3.靜電場:靜止電荷產(chǎn)生的電場。靜電場對電荷的作用力稱為靜電力.B電荷A電荷電場03電場及性質(zhì)（2）電場以及磁場已被證明是一種客觀存在。場具有能量，也是物質(zhì)存在的一種形式。4.說明：（1）只要是帶電體，周圍都能產(chǎn)生電場。電場對于電荷的作用實際是電場與電場的相互作用。電場對電荷有力的作用，怎樣描述這種作用呢？電場強度第二部分01場原電荷和試探電荷+Q場源電荷(源電荷)試探電荷(檢驗電荷)q1.試探電荷(1)定義:用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的電荷，叫試探電荷。(2)特點:體積足夠小;電荷量足夠小。試探電荷的引入不改變源電荷的電場。2.場源電荷:激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷叫場源電荷，或源電荷。02觀察與思考如何確定電場的存在？試探電荷電場試探電荷(檢驗電荷)電荷量q靜電力F存在/不存在1.試探電荷受到靜電力,它的產(chǎn)生條件是什么呢？靜電力F(電場

＆q)2.電場的存在與試探電荷有關(guān)嗎？電場的存在只有場源電荷有關(guān)，與試探電荷無關(guān)試探電荷電場電荷量q靜電力F不同靜電力不同說明了什么？02觀察與思考F大強/小/弱電場力大小與電場強弱和電荷量有關(guān)電場強弱場源電荷與位置有關(guān)試探電荷電場電荷量q靜電力F不同如何描述電場的強弱呢？02觀察與思考F大強/小/弱電場強弱（位置）P1點的電場q/2q/3q......F/2F/3F......=K1qP2點的電場q/2q/3q......F’/2F’/3F’......=K2qK與F、q無關(guān)K越大場越強K與位置有關(guān)如何做一個檢驗?zāi)兀?2觀察與思考+Qrq1F1q2F2F/q這個比值與試探電荷無關(guān)，與場源電荷Q和位置r有關(guān)實驗表明：1.電場中的同一點，不同電荷所受力不同，比值F/q是一定的。2.電場中不同的點，同一電荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。結(jié)論:F/q能反映電場中某位置電場的強弱電場強度03電場強度3.單位：牛每庫，符號N/C4.物理意義：反映電場強弱的物理量，某點的電場強度數(shù)值上等于單位正電荷在該點所受的電場力。1.概念：放入電場中某點的試探電荷所受的電場力F與它的電荷量q的比值。2.定義式：

(比值定義法)03電場強度思考：把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向是否相同？●●qqF2

同一試探電荷靜電力的方向不同，原因不在于電荷，而來自于電場，說明電場不僅由強弱的差異，還具有方向的特征。表現(xiàn)為對同一電荷施加不同方向的電場力。電場強度是矢量03電場強度思考：怎樣定義電場強度的方向呢？●+qF1-qF1說明：電場力的方向與電性有關(guān)，而電場強度方向是確定的規(guī)定：電場中某點電場強度的方向與正電荷在該點所受的靜電力的方向相同。

按照這個規(guī)定：負電荷在電場中某點受到的電場力的方向跟該點的電場強度方向相反。04典例探究【典例1】在一帶負電荷的導(dǎo)體A附近有一點B，如在B處放置一個q1＝－2.0×10－8C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6N，方向如圖，則：(1)B處電場強度多大？方向如何？(2)如果換成一個q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處電場強度多大？(3)如果將B處電荷拿走，B處的電場強度是多大？04典例探究【解析】（1）由電場強度公式可得因為B處是負電荷，所以B處電場強度方向與F1方向相反。(2)q2在B點所受靜電力大小F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N，方向與電場強度方向相同，也就是與F1方向相反。此時B處電場強度大小仍為200N/C，方向與F1方向相反。(3)某點電場強度大小與有無試探電荷無關(guān)，故將B處電荷拿走，B處電場強度大小仍為200N/C。05電場強度的性質(zhì)1.唯一性：電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)。電場中不同的地方，電場強度一般是不同的。2.矢量性：電場強度也描述電場的方向，是矢量，其方向與在該點的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點的負電荷所受電場力的方向相反。點電荷是最簡單的場源電荷，它激發(fā)的電場有什么特點呢？點電荷的電場電場強度的疊加第三部分01點電荷的電場點電荷激發(fā)的電場推導(dǎo)：如果以Q為中心作一個球面，則球面上各點的電場強度大小相等。+Q

：場源電荷r：電場中點到Q的距離【典例2】在真空中O點放一個電荷量為Q＝＋1.0×10－9C的點電荷，直線MN通過O點，O、M間的距離r＝30cm，M點放一個電荷量為q＝－1.0×10－10C的點電荷，如圖所示。已知靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，求：(1)q在M點受到的庫侖力；(2)M點的電場強度；(3)拿走q后M點的電場強度；01點電荷的電場因為Q為正電荷，q為負電荷，庫侖力是吸引力，所以力的方向沿MO連線指向O。（3）拿走電荷q，M點的電場強度仍為100N/C，方向沿OM連線背離O。01點電荷的電場02兩個場強公式對比03電場強度的疊加思考：若同時存在兩個點電荷，如何確定電場強度？Q1Q2●E1E2E

因為電場強度是矢量，若幾個點電荷同時存在，這時某點的電場強度，等于各個點電荷在該點單獨產(chǎn)生的電場強度的矢量和。這叫做電場的疊加原理03電場強度的疊加【典例3】如圖所示，真空中，電荷量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距r，靜電力常量為k，求：(1)兩點電荷連線的中點O處的電場強度大小和方向。(2)在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B兩點電荷都為r的O′點的電場強度大小和方向。03電場強度的疊加（1）如圖甲所示，A、B兩點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度方向相同，均由A→B?！窘馕觥侩妶鼍€第四部分01電場線的引入電場看不見,摸不著,除了用公式描述電場以外，我們還可以用什么方法形象地了解和描述電場中各點電場強度的大小和方向呢？

法拉第采用了一個簡潔的方法來描述電場，那就是電場線。法拉第02電場線的方向

電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向。03幾種常見的電場線點電荷的電場等量電荷電場04其他電場線不等量電荷點電荷與導(dǎo)體還有沒有其它電場呢？它的分布又會有何特點？05電場線的特點1.同一幅圖中可以用電場線的疏密表示電場強度的大小。2.在靜電場中，電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于負電荷或無限遠，是不閉合的曲線。3.同一電場的電場線在電場中不相交。4.電場線不是實際存在的線，是為了形象地描述電場而假想的線。06電場線的模擬07等量異種電荷電場線的特點2.兩點電荷連線的中垂面(中垂線)上，場強方向均相同，且總與中垂面(線)垂直。在中垂線上到O點等距離處各點的場強相等，中點場強最大。O1.兩點電荷連線上各點，電場線方向從正電荷指向負電荷。連線上，中點場強最小；3.在中垂面(線)上的電荷受到的電場力的方向總與中垂面(線)垂直，因此，在中垂面(線)上移動電荷時電場力不做功。08等量同種電荷電場線的特點2.中點O附近的電場線非常稀疏，但場強并不為零。O1.兩點電荷連線中點O處場強為零，此處無電場線。4.在中垂面(線)上從O點到無窮遠，電場線先變密后變疏，即場強先變強后變?nèi)酰?.兩點電荷連線中垂面(中垂線上)，場強方向總沿面(線)遠離O(等量正電荷)08勻強電場1.定義：各點電場強度的大小相等、方向相同的電場。2.勻強電場的電場線：間隔相等的平行直線。實例：相距很近帶有等量異種電荷的一對平行金屬板間的電場(忽略邊緣)可以看做勻強電場。鞏固提升第五部分01小結(jié)電場強度電場定義性質(zhì)電場強度、單位矢量電場疊加電場線02課堂練習1.(多選)下列關(guān)于電場強度的兩個表達式

的敘述正確的是A.E＝

是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場

的電荷的電荷量B.E＝

是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是放入電場

中電荷的電荷量C.E＝

是點電荷電場強度的計算式，Q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量D.對于庫侖定律表達式F＝

，式中

是點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1

處的電場強度大小02課堂練習【答案】BCD【解析】02課堂練習2.在同一電場中的A、B、C三點分別引入試探電荷時，測得的試探電荷的電荷量和它所受靜電力的函數(shù)圖像如圖所示，則此三點的電場強度大小EA、EB、EC的關(guān)系是A.EA＞EB＞EC

B.EB＞EA＞ECC.EC＞EA＞EB

D.EA＞EC＞EB【答案】C【解析】根據(jù)F＝qE可知，F(xiàn)－q圖像的斜率表示電場強度，則C的斜率絕對值最大，B的斜率絕對值最小，則此三點的電場強度大小EA、EB、EC的關(guān)系是EC＞EA＞EB，故選項C正確。02課堂練習4.(2024·廣州市實驗外語學校高二期中)如圖所示，Q是真空中固定的點電荷，a、b、c是以Q所在位置為圓心、半徑分別為r或2r球面上的三點，電荷量為－q的試探電荷在a點受到的庫侖力方向指向Q，則A.Q帶負電B.b、c兩點電場強度相同C.a、b兩點的電場強度大小之比為4∶1D.將a處試探電荷電荷量變?yōu)椋?q，該處電場強度

變?yōu)樵瓉淼膬杀?2課堂練習電荷量為－q的試探電荷在a點受到的庫侖力方向指向Q，則Q帶正電，A錯誤；【答案】C【解析】02課堂練習5.(多選)以下關(guān)于電場和電場線的說法正確的是A.電場線就是電荷在電場中的運動軌跡B.在電場中，凡是有電場線通過的點，電場強度不為零，不畫電場線的

區(qū)域內(nèi)的點，電場強度為零C.在同一電場中，同一試探電荷在電場線密集的地方所受靜電力大D.電場線是人們假想的，用以形象地表示電場強度的大小和方向，客觀

上并不存在02課堂練習【答案】CD【解析】電場線是為了方便描述電場強度的大小及方向而引入的假想線，客觀上并不存在，它不一定與電荷的運動軌跡重合，沒畫電場線的區(qū)域也有電場，電場強度不為零，A、B錯誤，D正確；在同一電場中，電場強度較大的地方電場線較密，同一試探電荷受到的靜電力也較大，C正確。02課堂練習6.(多選)如圖是電場中的一條電場線，在該電場線上有a、b兩點，用Ea、Eb分別表示兩點電場強度的大小，有A.a、b兩點的電場強度方向相同B.因為電場線是直線，所以Ea＝EbC.因為電場線由a指向b，所以Ea>EbD.不知道a、b附近電場線的分布情況，Ea、Eb的大小不能確定【答案】A、D【解析】在直線電場線上