【物理】点电荷的电场 匀强电场课件-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

第1章静电力与电场强度第4节点电荷的电场匀强电场学习目标1.会推导点电荷的电场强度公式。(科学思维)2.知道电场强度的叠加原理,并能应用这一原理进行推理分析与计算。(科学思维)3.知道匀强电场及其电场线的特点。(物理观念)基础落实·必备知识全过关一、点电荷的电场1.点电荷Q的电场强度:E=

。

2.方向:当点电荷Q为正电荷时,电场强度方向沿r

,如图甲所示;当点电荷Q为负电荷时,电场强度方向沿r

,如图乙所示。

3.适用条件:真空中静止的点电荷。向外向内二、场强叠加原理1.内容:如果有多个点电荷同时存在,根据电场强度的定义和静电力叠加原理,电场中任一点的电场强度等于这些点电荷各自在该点产生的电场强度的

,这个结论称为场强叠加原理。

2.应用:如果已知电荷分布,就可求出电场中某点经矢量叠加后的

。

三、匀强电场1.定义:电场强度

和

都处处相同的电场。

2.匀强电场中的电场线特点:间距相等的平行直线。矢量和电场强度大小方向四、密立根油滴实验及其结论1.美国物理学家密立根最早通过实验测出了电子电荷量的大小,在一般情况下,可取e=

。

2.电荷的量子化:大量实验表明,无论是原子核、离子等微观粒子,还是宏观物体所带电荷量的大小,都是

的

倍。

3.元电荷:

是电荷量值的一个基本量,这个电荷量称为元电荷。

1.60×10-19Ce整数e易错辨析

判一判(1)由公式E=

得,E与点电荷的电荷量Q成正比、与该点到点电荷距离r的二次方成反比。(

)(2)以点电荷为球心的球面上各点的电场强度处处相同。(

)解析

以点电荷为球心的球面上各点的电场强度大小处处相等,方向不同。√×√(4)如果某空间中的一条电场线是直线,那么这条电场线上各处的电场强度相同。(

)解析

只根据一条电场线是直线,无法判断所有电场线的疏密程度,因而在这条电场线上各处的电场强度无法判断。(5)匀强电场的电场线可以是曲线。(

)解析

匀强电场是电场强度大小和方向都处处相同的电场,因此匀强电场中的电场线应是间距相等的平行直线,电场线不可能是曲线。××即学即用

练一练点电荷Q周围的电场线如图所示,图中A点到Q的距离小于B点到Q的距离。下列判断正确的是(

)A.Q是正电荷,A点的电场强度大于B点的电场强度B.Q是正电荷,A点的电场强度小于B点的电场强度C.Q是负电荷,A点的电场强度大于B点的电场强度D.Q是负电荷,A点的电场强度小于B点的电场强度A解析

正电荷的电场线向外辐射,电场线越密的地方电场强度越大,A正确。

重难探究·能力素养全提升探究点点电荷的电场电场强度的叠加导学探究(1)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的静电力是多大?Q在q所在位置产生的电场的电场强度大小是多少?方向如何?

(2)如果再有一正点电荷Q'=Q,放在如图所示的两个不同位置,q所在位置的电场强度的大小分别是多少?

知识归纳1.点电荷的电场

Q为点电荷所带的电荷量,r2为电场中某点到点电荷距离的二次方。

(2)如果以点电荷Q为中心、r为半径作一球面,则球面上各点的电场强度大小相等。当点电荷Q为正电荷时,电场强度方向沿r向外,如图甲所示;当点电荷Q为负电荷时,电场强度方向沿r向内,如图乙所示。(3)此式只适用于真空中静止的点电荷。3.场强叠加原理(1)由于电场强度是矢量,故欲求出各个电荷在某点产生的电场强度的矢量和需用平行四边形定则。(2)各个电荷产生的电场是独立的、互不影响。(3)对于计算不能视为点电荷的带电体的电场强度,可以把带电体分成很多小块,每个小块都可以看成点电荷,用点电荷的电场叠加的方法计算。典例剖析【例题】

如图所示,真空中,所带电荷量分别为+Q和-Q的点电荷A、B相距为r,静电力常量为k。(1)求两点电荷连线的中点O的电场强度。(2)求两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点电荷都为r的O'点的电场强度。解析

(1)如图甲所示,点电荷A、B在O点产生的电场强度方向相同,由A指向B。方向由点电荷A指向点电荷B。

方向与点电荷A、B的中垂线垂直,即方向与点电荷A、B的连线平行,由点电荷A指向点电荷B。规律方法

电场叠加问题的解题方法1.根据点电荷电场强度公式,确定每个场源电荷产生的电场强度。2.电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),与力的合成一样,常用的方法有图解法、正交分解法等。对点演练(2025贵州黔南高二开学考试)如图所示,以两等量正电荷连线的中点为坐标原点建立如图坐标系,下列关于其电场强度E随坐标y变化的图像可能正确的是(以y轴正方向为电场强度正方向)(

)C解析

等量正电荷连线的垂直平分线上,因O点电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,则从O点沿y轴正向和负向,电场强度大小先增加后减小,则关于其电场强度E随坐标y变化的图像正确的是C。学以致用·随堂检测全达标12341.如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。所带电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点处,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2。E1与E2之比为(

)B123412342.如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称。要使圆心O处的电场强度为零,可在圆周上再放置一个带有适当电荷量的正点电荷,则该点电荷应放在(

)A.A点

B.B点

C.C点

D.D点D解析

由电场的叠加原理和对称性可知,正、负点电荷在O点的合电场强度方向应沿OD方向,要使O点的合电场强度为零,再放置的正点电荷在O点的电场强度方向应与沿OD的合电场强度方向相反,正点电荷放在D点的电场强度方向沿DO方向,D正确。123412343.如图所示,将三个电荷量均为Q(Q