电场+电场强度 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第九章静电场及其应用3电场电场强度思考相隔一定距离的电荷间的相互作用力是怎样发生的？法拉第磁场“超距作用”场（field）电场观察实验“魔法球”点亮灯管电场是怎样产生的呢？一、电场1.电场：电荷的周围存在由它产生的电场(electricfield）。静止电荷静电场产生A库仑力F是B所在处的电场对它施加的力BF一、电场2.电场的基本性质：电场对场中其它电荷会产生力的作用，叫电场力。ABFF′电荷A电场A电荷B电场B产生产生施力于施力于电场究竟是什么呢？（静电力）一、电场3.电场的物质性：电场是客观存在的物质。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。物质的存在形式有两种：一种是实物物质，另一种就是场。【例1】关于电场，下列说法中正确的是（D）A．电场是电荷周围空间假想的特殊物质B．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型C．电场是虚拟的，现实中不存在的D．电荷间的相互作用是通过电场产生的【变式1】下列说法中不正确的是（D）A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，它与其它物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C．电荷间相互作用是通过电场而产生，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用D．电场是人为设想出来的，其实并不存在思考：研究电场的思路？场源电荷场源电荷电场F(体积小、电量小)试探电荷试探电荷电场试探电荷P1电荷q存在/不存在静电力FF≠0/F=0思考：如何确定电场的存在呢？电场试探电荷思考：试探电荷受到静电力的条件是什么呢？P1电荷q存在/不存在静电力FF≠0/F=0(电场和q)电场试探电荷思考：电场的存在与试探电荷有关吗？P1电荷q电场与F、q无关存在/不存在静电力FF≠0/F=0(电场和q)F不同电场试探电荷电荷q静电力F电场与F、q无关存在/不存在F≠0/F=0(电场和q)q相同思考：如何判断空间各点电场是否相同呢吗？P1P2F′静电力不同说明了什么呢？F不同电场试探电荷电荷q静电力F电场与F、q无关存在/不存在F≠0/F=0/F相同不同/相同(电场和q)q相同F大/F小强/弱q相同思考：如何判断空间各点电场是否相同呢吗？P1P2F′电场强弱与位置有关静电力不同说明了什么呢？F与电场强弱和q有关qF′FqF不同电场试探电荷电荷q静电力F电场与F、q无关存在/不存在F≠0/F=0/F相同不同/相同(电场和q)q相同F大/F小强/弱P1点的电场P2点的电场/2q/3q...q相同/2F/3F.../2q/3q.../2F′/3F′...F=K1qF=K2qK越大，电场越强；K与位置有关；K与F、q无关。思考：如何描述电场的强弱呢？P1P2F′能不能用静电力的大小表示电场的强弱呢？K=Fq猜想电场强弱与位置有关F与电场强弱和q有关F不同电场试探电荷电荷q静电力F电场与F、q无关存在/不存在F≠0/F=0/F相同不同/相同(电场和q)q相同F大/F小强/弱q相同思考：如何描述电场的强弱呢？rQq1q2F1F2F1=kQq1r2F2=kQq2r2F1q1F2q2==

kQr2qF′FqP1点的电场P2点的电场/2q/3q.../2F/3F.../2q/3q.../2F′/3F′...F=K1qF=K2qK越大，电场越强；K与位置有关；K与F、q无关。能不能用静电力的大小表示电场的强弱呢？K=Fq猜想电场强弱与位置有关F与电场强弱和q有关二、电场强度1.定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F与它的电荷量q的比值叫作该点的电场强度(electricfieldstrength），用E表示。2.定义式：E=Fq3.单位：N/C思考：把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向是否相同？+QqF1qF2把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向不相同说明了什么呢？二、电场强度1.定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F与它的电荷量q的比值叫作该点的电场强度(electricfieldstrength），用E表示。2.定义式：E=Fq3.单位：N/C4.标矢性：电场强度是矢量。思考：把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向是否相同？+Q+qF1把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向不相同说明了什么呢？怎样定义电场强度的方向呢？思考：把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向是否相同？+Q-qF2把同一试探电荷放在点电荷电场中的不同位置，试探电荷受到的静电力的方向不相同说明了什么呢？怎样定义电场强度的方向呢？二、电场强度1.定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F与它的电荷量q的比值叫作该点的电场强度(electricfieldstrength），用E表示。2.定义式：E=Fq3.单位：N/C4.标矢性：电场强度是矢量。物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。【例2】在电场中的某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，下列说法正确的是（B）A．只有在该点放入电荷时，该点才有电场B．该点的电场方向一定向右C．电场强度的方向与电场力的方向相同D．电场强度方向与所放入的电荷电性有关a【变式2】关于电场强度的说法中，正确的是（C）A．根据定义式E=F/q，说明E与放在该点的点电荷q有关B．电场强度方向总是跟电荷所受到电场力方向一致C．如果电量为q的负电荷，在电场中某点受到的电场力大小为F，则该点的场强大小等于F/q，但场强方向与F和方向相反D．如果取走放在电场中某点的检验电荷，则该点场强也相应变为零归纳小结E=Fq(E的定义式，与F、q无关)F=qE(F的决定式，由E、q决定)E&F定义方法用物理量之比定义新的物理量。物质分类实物物质场研究思路通过试探电荷受到的静电力研究静电场。思考：研究电场的思路？电场场源电荷试探电荷场源电荷试探电荷F怎样开始研究呢？从简单到复杂三、点电荷的电场1.真空中点电荷的电场：E=FqQkQqr2=q=kQr2qr(决定式)(大小)E==kQr2+(方向)FqF′三、点电荷的电场1.真空中点电荷的电场：E=FqQkQqr2=q=kQr2qr(决定式)(大小)E==kQr2+(方向)-EE【例3】如图所示，a、b两点位于以正点电荷+Q（Q＞0）为球心的球面上，c点在球面外，则（D）A．a点场强的大小比b点大B．b点场强的大小比c点小C．a点场强跟b点相同D．c点的场强最小+Q1+-Q2E1E2E三、点电荷的电场1.真空中点电荷的电场：E=kQr22.电场强度的叠加：电场强度的叠加如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各点电荷单独存在在该点产生的电场强度的矢量和。思考：一般带电体在空间某点的电场强度如何确定呢？带电体一个点电荷两个点电荷多个点电荷叠加一般带电体叠加叠加电场强度【例4】如图，竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R，带电量为＋Q，在圆环的最高点用绝缘丝线悬挂一质量为m、带电量为q的小球(大小不计)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，小球到圆环中心O点的距离为R，已知静电力常量为k，重力加速度为g，R远大于圆环线径。则小球所处位置的电场强度。【变式4】如图所示，A为带正电荷Q的金属板，沿金属板的垂直平分线在距离板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力作用而偏转θ角后静止。设小球是用绝缘丝线悬挂于O点，求小球所在处的电场强度。三、点电荷的电场1.真空中点电荷的电场：E=kQr22.电场强度的叠加：电场强度的叠加如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各点电荷单独存在在该点产生的电场强度的矢量和。3.一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场：QQrPrPE=kQr2（r>R）思考：如何形象描述静电场中各点电场强度的大小和方向呢？四、电场线1.电场线：为了形象描述电场而引入的假想线。电场线为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些有方向的曲线，曲线上每点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。这样的曲线叫电场线。四、电场线1.电场线：为了形象描述电场而引入的假想线。电场线2.描述方法：线的疏密E的大小切线方向E的方向EAEBEC磁感线和电场线都是法拉第提出的，因为简洁方便，一直沿用至今。猜想：正点电荷的电场线是什么样的呢？Q+正点电荷电场线分布猜想：负点电荷的电场线是什么样的呢？-负点电荷电场线分布四、电场线1.电场线：为了形象描述电场而引入的假想线。2.描述方法：3.常见电场的电场线分布_点电荷电场线正点电荷电场线分布负点电荷电场线分布四、电场线1.电场线：为了形象描述电场而引入的假想线。2.描述方法：正点电荷电场线分布负点电荷电场线分布以点电荷中心对称分布；以点电荷为球心的同一球面上各点场强大小相等，但方向不同；以点电荷为起点的同一射线上各点场强大小不等，但方向相同。特点3.常见电场的电场线分布_点电荷电场线四、电场线1.电场线：为了形象描述电场而引入的假想线。2.描述方法：正点电荷电场线分布负点电荷电场线分布ExO若以点电荷所在位置为坐标原点，向右为场强的正方向，试在上述坐标系中画出正（或负）点电荷电场强度的分布图像。3.常见电场的电场线分布_点电荷电场线猜想：如果同时存在等量异种电荷，空间的电场的电场线是如何分布的呢？四、电场线3.常见电场电场线分布_等量异种点电荷电场线以两点电荷连线及其中垂线“对称”分布两电荷所在直线上场强先增后减，再增又减；中垂线上场强先增后减；特点关于垂足对称的两点场强大小相等，方向相同。四、电场线xyOExxO若以两点电荷连线中点为坐标原点建立如图所示坐标系，试在上述坐标系中画出x轴上和y轴上电场强度的分布图像。3.常见电场电场线分布_等量异种点电荷电场线猜想：如果同时存在等量同种电荷，空间的电场的电场线是如何分布的呢？四、电场线以两点电荷连线及其中垂线对称分布两电荷所在直线上场强先增后减，再增又减；中垂线上场强先增后减；再增又减；特点关于垂足对称的两点场强大小相等，方向相反。3.常见电场电场线分布_等量同种点电荷电场线四、电场线ExxO若以两点电荷连线中点为坐标原点建立如图所示坐标系，试在上述坐标系中画出x轴上和y轴上电场强度的分布图像。xyO3.常见电场电场线分布_等量同