物理人教版必修第三册9.3电场电场强度课件（30张）

§电场

电场强度脚踢球，脚对球的力直接作用在球上。脚与球之间必需接触才能产生作用。而电荷之间却不必接触也能产生作用。它们之间的相互作用是通过什么作用的呢？++++++ABθ

++++++新课导入法拉第Faraday电场电场电场电场FB＋电荷A电荷B-19世纪30年代，法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场施加的。A电荷B电荷A电场A电荷和B电荷之间的相互作用力如何产生？B电场电场以及磁场已被证明是客观存在,且相互联系，统称为电磁场本章只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。（1）电磁场和由分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，（2）因而场与实物是物质存在的两种不同形式。说明：电荷运动状态迅速变化时，电荷形成的场具有才具有明显的物质性（能量、质量和动量）电磁场2.电场基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用----电场力。1、定义：

带电体周围存在着看不见摸不着，但客观存在的特殊物质。3.场源电荷Q(也叫源电荷)：产生电场的电荷4.试探电荷q（也叫检验电荷）：检验某位置是否存在电场的电荷检验电荷：是一个电荷量很小的点电荷电量很小（不影响源电荷的电场）；体积小，（可以精确检验具体位置的电场）一.电场及相关概念电场？电场？电场？电场？＋Q+qq不受力——无电场q受力——有电场电场有大小强弱之分吗？检验空间是否存在电场电场看不见摸不着，如何确认有无？可以用放入其中的电荷受到静电力大小来描述电场强弱？用什么来直接描述电场强弱？场源电荷试探电荷检验和表示电场强弱结论：电场有强弱之分，位置相同，强弱相同；位置不同，强弱不同同一电荷在电场中不同位置不同电荷在电场中同一位置结论：位置相同电场强弱相同那么电场强弱该如何描述？相同带电量在电场中相同位置P1结论：电场强弱不能用静电力来描述。电场强弱是否可以用试探电荷受到的电场力的大小来描述？电场强弱描述方法的探究：在场源电荷Q产生的电场中两位置A、B分别放上不同电量的试探电荷，并记录下对应试探电荷受到的力。A位置试探电荷电量q/c试探电荷受力F/NBB位置试探电荷电量q/c试探电荷受力F/N结论：可以用试探电荷受到的静电力F和试探电荷电量q的比值表示电场中某位置的电场强弱。分析表格1可知：相同位置不同电荷受力不同，但F和q的比值相同对比表格1、2可知：相同电荷，不同位置F和q的比值不相同分析表格2可知：相同位置不同电荷受力不同，但F和q的比值相同qF2q2F6q6Fq2F2q4F6q12F3.单位：牛每库（N/C）4.物理意义：1、定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值(简称场强)2、大小：E与F成正比，与q成反比？比值定义式形容电场强弱和方向的物理量。其大小为单位电荷受到的力(1)F为试探电荷受到的静电力,F=Eq（F正比于q和E)(2)q为试探电荷电量，不是场源电荷电量(3)适用范围：适用于一切电场(4)E由电场本身的性质决定，与试探电荷的有无、正负、大小及受到的电场力都无关。二、

电场强度1.一个试探电荷在电场中某点受到的静电力为F，这点的电
场强度为E，在下列图中能正确反映q、E、F三者关系的是（）D练一练物理学中规定，某位置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．+Q+qFE+Q-qFE5.电场强度方向：场强为矢量，有方向场强方向跟负电荷在该点所受静电力的方向相反。场强方向如何？同一位置放入一负电荷，静电力方向如何？场强方向变化吗？场强方向与负电荷受力方向关系如何？重力也是场力，重力场方向竖直向下，重力和重力场方向相同,一定竖直向下静电力方向，和电场方向可能相同可能相反，取决于场的方向和电荷性质（4）P点的场强方向为正电荷在该点的受力方向。场强方向与检验

电荷的正负有关。（）判断正误：

（1）

若放在P点的检验电荷的电量减半，则P点的场强减半（）。（2）

若P点没有检验电荷，则P点的场强为零。（）（3）

P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。（）√×××点电荷+Q为场源电荷，求离场源电荷r处A点的场强大小和方向+方向沿源电荷和A点连线背离场源电荷。三、点电荷的电场点电荷场强的推导A1、点电荷的场强＋－（1）大小（2）决定因素：①场源电荷电量Q②到场源电荷的距离r关系：r一定，E∝Q;Q一定，E∝1/r2（3）场强方向：①正点电荷电场方向：沿连线背离场源电荷②负点电荷电场方向：沿连线指向场源电荷点电荷场强决定式画出A、B处点电荷的受到的静电力的方向并画出A、B处的电场强度方向QqA-qBFAFBEBEA带电正负、电场力方向、场强方向，知二求三本质区别意义及用途Q或q的意义E与其它量的关系和的区别定义式，适用于一切电场点电荷电场决定式仅对点电荷的电场适用描述电场强弱方法点电荷场强大小决定因素q表示试探电荷的电量Q为产生电场的场源电荷电量E用F与q的比值来表示，但E的大小与二者无关。E不仅用Q、r来表示，且大小与二者有关。

+1Q2QP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，如何求某点的电场强度呢？E1E2多个场强在某位置叠加时，该位置的电场强度，等于各场强在该处单独产生的电场强度的矢量和。E四、点电荷电场的叠加场强为矢量，运算时应遵守什么法则？

请作出图中两个等量电荷连线的中垂线A、B、C、O位置的场强方向并大致描述连线和中垂线上的场强方向。1EE2+QQAE+Q+QBE1E2EOOOE2E1E【例题1】如图所示，a、b、c、d四个点在一条直线上，ab=bc=cd=L.
在a点处固定有一电荷量为Q的正点电荷，在d点处固定有另一个电荷量未知的点电荷，除此之外无其他电荷，静电力常量为k.已知b点处的电场强度为零，则c点处的电场强度大小为()A（1）利用已知场强求未知点电荷电量（2）求未知点电荷和已知点电荷在任意位置的叠加场强【例题2】真空中两个正点电荷A、B所带电电荷量分别为Q1=4×10-8C，Q2=-1×10-8C，分别固定在x轴上坐标为0和6cm的位置。它们在X轴上产生的场强大小分别为E1和E2.（1）X轴上哪些位置的有E1=E2？（2）哪些位置电场强度为0？（3）X轴上各区域的场强方向。（4）如果Q2=1×10-8C，以上几问的结果如何？ABOX/cmC答案：（1）X1=4cm，X2=12cm（2）X2=12cm（3）如图所示两个不等量电荷在它们连线上叠加时，以电场强度为零的位置（近小远大）为合场强方向的临界点，无论电荷相同或相异，（1）除离小电荷很近区域体现小电荷的场强方向，（2）其它区域皆体现大电荷的场强方向。Q1Q2均匀带电球体或球壳（不是圆环）在外部产生的电场，大小①Q为均匀带电球体电量②r为该位置到球心的距离处理方法:（等效替代法)均匀带电球体或球壳电荷分布中心在球心，在球外产生的场强等效于在球心处等量同种点电荷产生的场强。点电荷场强推论1推论2均匀带电球体在球内球心处产生的电场为零E=0++++++++均匀带电球壳(不是圆环）在球内产生的电场为零E=0处理方式:近似法处理方式:对称法推论3RrAQ答案:E=E核=①Q为均匀带电球体电量②r为该位置到球心的距离③R为带电球体半径【例题3】如图所示，一个半径为R带电量为Q的均匀带电球体,求球内离球心为r处的A点电场强度多大？非点电荷电场叠加1.题型特点：带电体本身不是点电荷，但均匀带电，且具有对称性，可通过各种方法将带电体转化为点电荷，从而进行点电荷电场叠加运算。2.转化方法（1）对称法：带电体形状和电荷分布对称，叠加后抵消,将复杂问题简单化。（2）等效替代法：在合场强效果相同的前提下，用点电荷替代带电体，求出等效点电荷的电性和电量，结合对称性求合场强。（3）微元法：将带电体分成若干小微元，每个微元可看作点电荷，根据对称性和叠加原理求合场强。（4）补偿法：将存在缺口的不规则带电体补全为规则带电体，通过等效替代将带电体

转化为点电荷，或结合微元和对称叠加原理求解合场强（5）极限法：当场强与某物理量存一定变化关系时，可将该物理量推向极端，

(极大和极小)结合单位制判断或求出合场强。【例题1】对称法：图中1/4圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各1/4圆环间彼此绝缘.，则坐标原点O处电场强度最大的是（）B对称法在叠加场中的关键：抵消全部或抵消部分++++++++【例题2】微元法：一半径为R的圆环上均匀地带有电荷量为Q的正电荷，在垂直于圆环平面的对称轴上有一点P，它与环心O的距离OP=L设静电力常量为k，则P点的电场强度E为（）OP●LRD微元法在叠加场中的关键和对称法一样：抵消全部或抵消部分等效法：（1）确认需求解场强位置，找出关于带电体对称点位置及场强大小注意，只能找对称位置，距离或方向不同，等效电荷电量不同（2）利用场强叠加原理和已知场强求带电体等效点电荷电量（3）求等效点电荷和已知点电荷在另一位置场强。总而言之，形状规则，均匀带电的带电体在其对称位置的场强大小相同【例题3】等效法：xOy平面是导体（接地）的表面，将电荷量为+q的点电荷置于x轴上z=h处，由于静电感应在xOy平面上会产生感应电荷.已知静电平衡时+q和感应电荷在导体内部电场强度处处为零，静电力常量为k，求z轴上z=h/2处的电场强度大小.Oxyz+qh【例题4】补偿法：如图所示，一个半径为R带电量为Q的均匀带电球体在过球心位置被挖去一个半径为R/2的小球体后，则剩余部分空心球体在离球心为2R处的A点产生的电场强度多大？A补偿法的关键是点电荷等效替代带电体【变式训