第三节电场电场强度

1、2022-7-212022-7-22（一）知识与技能（一）知识与技能1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态2理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算4知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算（二）过程与方法（二）过程与方法通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观（三）

2、情感态度与价值观培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。重点：重点：电场强度的概念及其定义式难点：难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算2022-7-23一、电场一、电场 1、电场的本质和性质、电场的本质和性质2022-7-242.2.静电场：静电场：静止静止电荷产生的电场电荷产生的电场3.3.场源电荷和试探电荷场源电荷和试探电荷激发电场的激发电场的电荷电荷称为场源电荷称为场源电荷用来检验电场是否存在的用来检验电场是否存在的电荷电荷称为试探电荷称为试探电荷 4.4.试探电荷的作用与特点试探电荷的作用与特点作用：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的带电作用：用来检验电场是否

3、存在及其强弱分布情况的带电体体特点：特点：A.A.所带的电荷量必须很小，使得它本身激发的电场对原有所带的电荷量必须很小，使得它本身激发的电场对原有的电场不会有显著的影响的电场不会有显著的影响B.B.它的几何尺寸必须很小，是一个电荷量很小的点电荷它的几何尺寸必须很小，是一个电荷量很小的点电荷2022-7-251.1.实验表明，在电场中的同一点，比值实验表明，在电场中的同一点，比值F/qF/q是恒定的；在是恒定的；在电场中的不同点，比值电场中的不同点，比值F/qF/q一般是不同的。一般是不同的。2.F/q2.F/q这个比值由电荷这个比值由电荷q q在电场中的位置所决定，跟电荷在电场中的位置所决定，

4、跟电荷q q无关，是反映电场性质的物理量。无关，是反映电场性质的物理量。3.3.在物理学中，就用比值在物理学中，就用比值F/qF/q来表示电场的强弱。来表示电场的强弱。 二、电场强度二、电场强度思考：怎样来表示电场的强弱？能否直接用电场力的大小思考：怎样来表示电场的强弱？能否直接用电场力的大小来表示电场的强弱？来表示电场的强弱？ A +Qq q、5q5q、-3q-3qB4.定义：放入电场中某点的电荷所受的电定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力场力F跟它的电荷量跟它的电荷量q的比值，叫做该点的的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。电场强度，简称场强。 5.公式：公式：E=F/q 它们共同的特点

5、：用比值定义的物理量只与比它们共同的特点：用比值定义的物理量只与比值有关，而与比值中的两物理量无关。值有关，而与比值中的两物理量无关。 2022-7-266.6.物理意义：电场强度是反映电场本身的力的性质的物理物理意义：电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱量，其大小表示电场的强弱 7.7.单位：牛单位：牛/ /库（库（N/C N/C ）8.方向：规定方向：规定正电荷正电荷所受的电场力的方向为电场强度的方所受的电场力的方向为电场强度的方向。向。思考：场强的方向与负电荷的受力方向的关系？思考：场强的方向与负电荷的受力方向的关系？ 例题例题: :如图，在电荷如图，在电荷Q

6、Q周围跟周围跟Q Q距离相等的不同点距离相等的不同点A A、B B放上放上试探电荷试探电荷q q，电荷，电荷q q受到的电场力的大小是否相等？受到的电场力的大小是否相等？A A、B B两点的电场强度是否相同？两点的电场强度是否相同？ .+Q.AB+q+q.2022-7-27三、点电荷电场的场强三、点电荷电场的场强 思考：思考：(1)Q(1)Q是指场源电荷还是检验电荷？是指场源电荷还是检验电荷？(2)E(2)E的大小与哪些因素有关？的大小与哪些因素有关？2.2.方向（方向（“离离+Q+Q而去，向而去，向-Q-Q而来而来”）2022-7-28四、电场的叠加四、电场的叠加: :叠加原理：叠加原理：

7、在几个点电荷共同形成的电场中，某在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。 如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的场强？电场中，如何求某点的场强？ +Q1-Q2PE1.E2E2022-7-29例题例题: :如图，在真空中有两个点电荷如图，在真空中有两个点电荷 Q Q1 1=+3.0=+3.01010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8-8C C，它

8、们相距，它们相距0.1m0.1m。求电场中求电场中A A点的场强。（点的场强。（A A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r r相等，相等，r=0.1mr=0.1m。）。） Q2AQ12022-7-210五、公式比较五、公式比较(1)(1)是场强的定义式，适用于任何电场。是场强的定义式，适用于任何电场。(2)(2)是点电荷场强的计算式，只适用于真空中点电荷形成的电场。是点电荷场强的计算式，只适用于真空中点电荷形成的电场。2QEK.(2)rFE.(1)q2022-7-21112345 六、电场强度和电场力的对比分析六、电场强度和电场力的对比分析 电场强度电场强度E E 电场力电场力F F 仅

9、指电荷在电场中的受力仅指电荷在电场中的受力 是反映电场本身的力的性质的物是反映电场本身的力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱理量，其大小表示电场的强弱定义定义式：式：计算式：计算式：E E的大小只决定于电场本身，的大小只决定于电场本身，与电荷与电荷q q无关无关 F F的大小由放在电场中某点的大小由放在电场中某点的电荷的电荷q q和该点的场强和该点的场强E E共共同决定同决定E E是矢量，其方向与正电荷是矢量，其方向与正电荷(+q)(+q)在该点受到的电场力的方在该点受到的电场力的方向相同向相同F F是矢量，其方向对于正电是矢量，其方向对于正电荷荷(+q),F(+q),F与与E E同向；对于

10、负同向；对于负电荷电荷(-q),F(-q),F与与E E反向反向 E E的单位：的单位：F F的单位：的单位：E=F/qE=F/q F=qEF=qE牛牛/ /库库 (N/C)(N/C)牛牛 (N)(N)2022-7-212例：电场中有一点例：电场中有一点P P，下列说法正确的是，下列说法正确的是A A、若放在、若放在P P点电荷的电量减半，则点电荷的电量减半，则P P点的场强点的场强减半减半B B、若、若P P点没有检验电荷，则点没有检验电荷，则P P点的场强为零点的场强为零C C、P P点的场强越大，则同一电荷在点的场强越大，则同一电荷在P P点受到的点受到的电场力越大电场力越大D D、P

11、P点的场强方向为检验电荷在该点的受力点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向方向C2022-7-213七、电场线七、电场线1 1电场线是画在电场中的一条条电场线是画在电场中的一条条有方向的有方向的曲线，曲线上每点的曲线，曲线上每点的切切线方向线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象描述电场而假想的线而是为了形象描述电场而假想的线2 2电场线的特点电场线的特点(1)(1)电场线从电场线从正电荷正电荷或或无穷远无穷远出发终止于出发终止于负电荷负电荷或或无穷远无穷远(2)(2)电场线在电场中不相交不相切电场线在电场中不相交不相切

12、(3)(3)在同一电场里，电场线在同一电场里，电场线密密的地方场强大；即的地方场强大；即 电场线越密的地方，电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小场强越大；电场线越稀的地方，场强越小( (疏密程度表示场强的大疏密程度表示场强的大小小) )（4 4）曲线上每一点的切线方向）曲线上每一点的切线方向 与该点的场强的方向相同与该点的场强的方向相同 （5 5）电场线是）电场线是假想假想的曲线，并不真实存在的曲线，并不真实存在（6 6）电场线）电场线不是不是带电粒子在电场中的带电粒子在电场中的运动轨迹运动轨迹. .只有当电场线为直只有当电场线为直线线, ,点电荷初速为零或初速度方向与电场方

13、向一致且只受电场力作点电荷初速为零或初速度方向与电场方向一致且只受电场力作用时用时, ,点电荷的轨迹才会与电场线重合点电荷的轨迹才会与电场线重合, ,就是说点电荷在这种条件下就是说点电荷在这种条件下才会沿电场线运动才会沿电场线运动. .2022-7-2143.3.几种常见电场中电场线的分布及特点几种常见电场中电场线的分布及特点（1）正、负点电荷的电场中电场线的分布）正、负点电荷的电场中电场线的分布特点特点a. a. 离点电荷越近，电场线越密，场强越大；离点电荷越近，电场线越密，场强越大；b. b. 以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂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

14、上场强大小处处相等，方向不同直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。光芒万丈光芒万丈万箭穿心万箭穿心2022-7-215（2 2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布携手合作携手合作相依为命相依为命特点特点 a. a. 沿点电荷的连线，场强先变小后变大；沿点电荷的连线，场强先变小后变大；b.b.两点电荷连线中垂面两点电荷连线中垂面( (中垂线中垂线) )上，场强方向均相同，且上，场强方向均相同，且总与中垂面总与中垂面( (中垂线中垂线) )垂直；垂直；c.c.在中垂面在中垂面( (中垂线中垂线) )上，与两点电荷连线的中点上，与两点电荷连线的中点0

15、0等距离等距离各点场强相等。各点场强相等。2022-7-216（3 3）等量同种点电荷形成的电场中电场线分布）等量同种点电荷形成的电场中电场线分布 特点特点 a. a. 两点电荷连线中点两点电荷连线中点O O处场强为处场强为0 0；b. b. 两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为强并不为0 0；c. c. 两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏。疏。势不两立势不两立反目成仇反目成仇背道而驰背道而驰2022-7-217（4 4）点电荷与带电平板的电场中电场线的分布）点电荷与带电平板的电场中电场

16、线的分布 特点特点 a. a. 以点电荷向平板作垂线为轴电场线左以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称；右对称；b. b. 电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布，电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线；而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线；c.c.在带电平板表面场强与平板垂直在带电平板表面场强与平板垂直单相思2022-7-218八、匀强电场八、匀强电场 特点特点 a. a. 匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线电场的电场线是平行等距的直线b. b. 电场线的疏密反映场

17、强大小，电场方向与电场线平行电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行C.C.带电粒子在匀强电场中受到恒定外力的作用带电粒子在匀强电场中受到恒定外力的作用2022-7-219例例5 5. .在在x x轴上有两个电荷，一个带正电荷量轴上有两个电荷，一个带正电荷量Q Q1 1，另一个带，另一个带负电荷量负电荷量Q Q2 2，Q Q1 1=2Q=2Q2 2，用，用E E1 1和和E E2 2分别表示两个电荷所产分别表示两个电荷所产生的电场强度大小，则在生的电场强度大小，则在x x轴上轴上( )( )A.A. E E1 1=E=E2 2的点只有一处，该处合电场强度为的点只有一处，该处合电场强度为0

18、 0B.B. E E1 1=E=E2 2的点只有两种，一处合电场强度为的点只有两种，一处合电场强度为0 0，另一处合电，另一处合电场强度为场强度为2E2E2 2C. EC. E1 1=E=E2 2的点只有三处，其中两处合电场强度为的点只有三处，其中两处合电场强度为0 0，另一，另一处合电场强度为处合电场强度为2E2E2 2D. ED. E1 1=E=E2 2的点有三处，其中一处合电场强度为的点有三处，其中一处合电场强度为0 0，另两处，另两处合电场强度为合电场强度为2E2E2 22022-7-220例例6.6.一带电粒子从电场中的一带电粒子从电场中的A A点运动到点运动到B B点，轨迹如图中虚

19、线所示。不计粒子所受点，轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力，则重力，则( )( )A. A. 粒子带正电荷粒子带正电荷B. B. 粒子加速度逐渐减小粒子加速度逐渐减小C. C. A A点的速度大于点的速度大于B B点的速度点的速度D. D. 粒子的初速度不为零粒子的初速度不为零ABE2022-7-221九、电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的九、电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的比较比较1电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向，也是正规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向，也是正电荷在该点所受电

20、场力的方向运动轨迹是带电粒子在电电荷在该点所受电场力的方向运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每一点的切线方向为粒子在场中实际通过的径迹，径迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向因此，不能认为电场线就是带电粒子在该点的速度方向因此，不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹电场中的运动轨迹 2只有当电场线是直线，只受电场力作用，且带电粒子只有当电场线是直线，只受电场力作用，且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上时，运动轨迹才和初速度为零或初速度方向在这条直线上时，运动轨迹才和电场线重合，这只是一种特殊情况电场线重合，这只是一种特殊情况2022-7-222十、电场线与场强

21、的关系十、电场线与场强的关系原则：根据电场线的疏密可以比较场强的大小原则：根据电场线的疏密可以比较场强的大小 1.1.若是正点电荷电场中的一条电场线，由点电荷场强公式若是正点电荷电场中的一条电场线，由点电荷场强公式可知：可知：E EA AEEB B；2.2.若是负点电荷电场中的一条电场线，则有若是负点电荷电场中的一条电场线，则有E EB BEEA A；3.3.若是匀强电场中的一根电场线，则有若是匀强电场中的一根电场线，则有E EA AE EB B. . 2022-7-223十一十一.场强叠加原理和等量电荷周围的场强讨场强叠加原理和等量电荷周围的场强讨论论2022-7-2241 1等量同种电荷等量同种电荷(1)(1)两者连线上的场强两者连线上的场强( (如图甲如图甲) )，不论是两电荷之间还是，不论是两电荷之间还是左右两侧都关于中点对称，取向右为场强的正方向，场左右两侧都关于中点对称，取向右为场强的正方向，场强与空间位置的关系如图乙所示强与空间位置的关系如图乙所示两电荷的连线中点场强为两电荷的连线中点场强为0，从中点向电荷靠近场强逐渐，从中点向电荷靠近场强逐渐增大；在电荷外侧，离电荷越远场强越小，逐