物理人教版（2023）必修第三册9.3电场 电场强度（共36张ppt）

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9.3电场电场强度

人教版（2023）高中物理（必修第三册）

第九章静电场及其应用

真空中的两个带电体相隔

一定距离，并没有直接接

触，这种相互作用是如何

产生的呢？

下列几种力中，哪些力需要接触才能存在，

哪些力不需要接触就可以存在？

A．弹力

B．磁力

C．摩擦力

D．万有引力

E．静电力

接触力

非接触力

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课堂导入

为什么距离会影响电荷间的相互

作用力？本质原因在哪里？

通过本节课的学习我们将会解决这个疑问。

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课堂导入

交流讨论

自学“电场”内容，讨论并回答以下问题：

电荷间的相互作用是如何发生的？

这一观点是谁提出来的？

用自己的语言描述：

什么是电场？电场具有什么样的特点？

电场有什么本领？

什么是静电场？

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知识讲解

梳理深化

1.电场：在电荷的周围存在着由它产生的电场。

电场是由法拉第提出的。

2.电荷之间通过电场相互作用。电场是客观存在的一种物质。

3.电场对放入其中的电荷有力的作用。

4.静电场：静止电荷产生的电场。

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知识讲解

例1．下列有关电场的说法中不正确的是（）

只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场

电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的意志而存在的

电荷间的相互作用是通过电场而产生的

电场只对静止的电荷有力的作用

D

巩固提升

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知识讲解

用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？

随堂小议

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知识讲解

B

A

场源电荷

试探电荷

以点电荷的电场为例：

试探电荷：

放入电场中探测电场性质的电荷，也叫检验电荷

试探电荷必须具备条件：

（1）体积足够小（看做点）；

（2）电量足够小（不影响源电场分布）。

场源电荷：

产生电场的电荷。

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知识讲解

分析：试探电荷q1、q2放在点电荷Q的电场中同一点P，它们受到

的静电力F与试探电荷所带电荷量q的关系。

规律：放在P点的试探电荷受到的静电力与它的电荷量之比，跟该

点的试探电荷的电荷量无关，而与产生电场的场源电荷的电荷量Q

及P点与场源电荷之间的距离r有关。

电场强度

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知识讲解

电场强度

放入电场中某点的电荷受到的静电力F与它的电荷量q的比值，

叫作该点的电场强度，用E表示。

公式：

单位：

方向：

与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，

与负电荷在该点所受的静电力的方向相反。

N/C

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知识讲解

电场强度

物理意义：反映电场的强弱。

唯一性：

电场中某点的电场强度是唯一的，是由电场本身的性质，即形成电场的场源电荷与空间位置决定的。

电场中某点的电场强度等于F与q的比值（比值定义法），但与F、q均无关。

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知识讲解

E

交流讨论

如图所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到

Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的

电场的电场强度是多大？方向如何？

Q

q

r

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知识讲解

电荷Q（场源电荷）的电荷量多少、距离。

交流讨论

E

某点电荷Q周围的电场强度大小与什么有关？

Q

q

r

第13页

知识讲解

如果以点电荷Q为中心，r为半径作一球面，

球面上各点的电场强度是否相同？

但方向不同——电场强度不同。

Q为正电荷，电场强度的方向背离电荷；

Q为负电荷，电场强度的方向指向电荷。

-

+

球面上各点的电场强度大小相等，

第14页

知识讲解

如果两个电荷量相等的正点电荷Q1、Q2放在如图所示的位置，

则q所在位置的电场的电场强度大小和方向是怎样的？

Q1

q

r

Q2

r

E1

E2

E

矢量和

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知识讲解

电场强度的叠加原理适用于点电荷的电场，是否也适用于其他带

电体的电场的电场强度叠加？

等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。

电场强度的叠加具有普遍性，适用于任何电场的电场强度

叠加，遵循平行四边形定则。

若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度

如何计算？

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知识讲解

与一个位于球心、电荷量相等的

点电荷在同一点产生的电场相同。

如何求解电荷分布均匀的球体外部某点的电场强度？

q

r

Q

分成若干小块（可看成点电荷），

用各点电荷的电场强度叠加计算。

等

效

Q

q

r

R

——r是球心到该点的距离

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知识讲解

梳理深化

点电荷的电场

点电荷Q的电场中任意点的电场强度的大小，与点电荷的电荷量

成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比。

公式：

方向：Q为正电荷，E的方向沿半径向外；

Q为负电荷，E的方向沿半径向内。

（k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量）

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知识讲解

公式

本质区别

适用范围

Q或q的意义

关系

公式辨析：

定义式

决定式

一切电场

真空中点电荷的电场

q表示引入电场的

试探电荷的电荷量

Q表示产生电场的点电荷

（场源电荷）的电荷量

E用F与q的比值表示，但与F、q的大小无关

E不仅用Q、r来表示，

且E∝Q，E∝

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知识讲解

电场强度的叠加

若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度

等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。

场强的叠加遵循平行四边形定则。

均匀带电球体（或球壳）在球外部产生的电场与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。

第20页

知识讲解

交流讨论

演示实验：

在金属球上装上一束很轻的细丝

线（验电羽），用感应起电机使

金属球带电，可以看到验电羽在

电场的作用下呈一定的形状分布。

视频《电场线模拟实验》

第21页

知识讲解

除了数学公式外，还可以怎样形象地描述电场中各点电场强度

的大小和方向？是哪位科学家先想到这个方法的？

画电场线时，依照什么原则？

法拉第首先想到采用电场线来描述电场。

电场线是画在电场中的一条条有方向

的曲线，曲线上每点的切线方向表示

该点的电场强度方向。

第22页

知识讲解

根据以上分析，总结电场线的特征：

电场线是假想的，实际电场中并不存在。

电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小。

电场线不是闭合曲线：静电场的电场线起于正电荷或无限远，

止于无限远或负电荷。

电场线上每一点的切线方向，都和该点的电场强度方向一致。

电场线不会相交，也不会相切。

第23页

知识讲解

特点：

以点电荷为球心作个球面（空间的），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。

（1）正、负点电荷的电场线分布

空间立体的，不是平面的

离点电荷越近，电场线越密，场强越大

电场线不相交，不相切，不闭合

电场线起于正电荷或无穷远处，止于无穷远处或负电荷

第24页

知识讲解

特点：

a、沿点电荷的连线，场强方向相同，大小先变小后变大

b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直

（2）等量异种点电荷的电场线分布

c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。

水平方向O点场强最小

O点

A点

竖直方向O点场强最大

无穷远处场强最小为零

第25页

知识讲解

不等量异种点电荷的电场线分布

第26页

知识讲解

（3）等量同种点电荷的电场线分布

特点：

a、两点电荷连线中点O处场强为0

b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0

c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏

没有画电场线的地方有电场

O点场强最小，为零

A点

B点

竖直方向场强先变大后变小，无穷远处为零

第27页

知识讲解

（4）点电荷与带电平板的电场线分布

电场线与导体表面垂直

等效为等量异种电荷的半个电场

第28页

知识讲解

匀强电场：

如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，

这个电场就叫作匀强电场。

匀强电场的电场线：

间隔相等的平行线。

梳理深化

＋

＋

＋

＋

＋

－

－

－

－

－

常见的匀强电场

相距很近的一对带等量异种电荷的

平行金属板间的电场。

第29页

知识讲解

不一定相同。

电场线——假想曲线≠运动轨迹

电场线是直线

带电粒子只受静电力作用

或合力方向沿电场线所在直线

初速度为零

或初速度方向沿电场线所在直线

特殊情况：

运动轨迹和

电场线重合

E

F

v0

电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？

第30页

知识讲解

练习1．如图是某区域的电场线分布．A、B、C是电场中的三个点，则：

（1）哪一点电场最强，哪一点电场最弱？

（2）画出各点的场强方向

（3）把一负点电荷分别放在这三点，画出所受静电力方向

（4）该电场可能是正的点电荷产生的电场吗？

（5）若在B点静止释放一正电荷，试

大致画出该电荷的运动轨迹

第31页

课堂检测

A

练习2．电荷量为10-9C的点电荷在某处受到的静电力是2×10-5N，

则该处的电场强度大小是（）

A．2×104N/C

B．5×10-5N/C

C．2×10-14N/C

D．不能确定该处电场强度的大小

第32页

课堂检测

练习3．如图所示，空间中A、B、C三点的连线恰好构成一直角三

角形，且∠C＝30°，AB＝L。在B、C两点分别放置一点电荷，它

们的电荷量分别是＋Q与－Q，静电力常量为k。求斜边AC的中点

D处的电场强度。

解：由几何知识知，CD＝BD＝AB＝L；

B处电荷在D点的电场强度；

C处电荷在D点的电场强度；

D处的电场强度。

EC

EB

ED

第33页

课堂检测

练习4．（多选）如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点

有等量同种点电荷＋Q，在x轴上C点有点电荷－Q，且CO＝OD，

∠ADO＝60°，则下列判断正确的是（）

A．O点电场强度为零

B．D点电场强度为零

C．若点电荷＋q从O点向C点运动，动能减少

D．若点电荷－q从O点向C点运动，动能减少

BD

第34页

课堂检测

AC

练习5．（多选）某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场

中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M点运动到N

点。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点的加速度等于它在N点的加速度

第35页

课堂检测

练习6．在x轴上有两个点电荷,一个