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(共37張PPT)
第九章　靜電場及其應用
電場　電場強度
知道電場的概念及電場的基本性質。
理解電場強度及其定義式，并能用該公式進行有關計算。
掌握點電荷的電場和電場強度的疊加。
重點
難點
1
2
3
一、電場　電場強度
相隔一定距離的電荷間可以發生力的作用。電荷間的相互作用是通過什么發生的？
通過起電機使人體帶電，人的頭發會豎起并散開。為什么會出現這種現象？
19世紀30年代，法拉第提出：在電荷的周圍存在著由它產生的電場。
英國物理學家 法拉第（1791-1867）
電場已被證明是一種客觀存在，它和分子、原子組成的實物一樣具有能量、質量和動量，場與實物是物質存在的兩種形式。但電場看不見摸不著。
如何描述電場呢？
電荷
電荷
電場
產生
產生
作用于
作用于
電場的基本性質是對放入其中的電荷(不管是靜止的還是運動的)___________ 。
有力的作用
類比
照片中
哪個有風，
哪個風大，
你是怎么判斷的？
風向風速袋可以定性的反應風速和風向
風向風速袋
類比
怎樣描述電場的強弱？
試探電荷(風速袋)
+q
F
A
+2q
2F
+3q
3F
+q
F1
+q
F2
+q
F
場源電荷
+Q
用來檢驗電場是否存在
和電場各點的性質的電荷
不可以，不同的電荷在電場中同一點所受的電場力不同，但電場中同一點的電場是一定的， 因此不能用電場力的大小來表示電場的強弱。
可以用電場力的大小來表示電場的強弱嗎
可以用電場力與電荷量的比值來表示電場的強弱嗎
實驗發現：
1.電場中的同一點，不同電荷所受力不同，比值 是一定的。
2.電場中的不同點，同一電荷所受力一般不同，比值 一般不同。
結論： 能反映電場在各點的性質——電場強度。
電場強度
+Q
+q
F
(1)定義：_____________________________________________________
________________________。
放入電場中某點的試探電荷，所受的靜電力與它的電荷量之
比，叫作該點的電場強度
(2)標矢性：電場強度是 ，數值上等于帶單位電荷量的點電荷在電場中 。
矢量
受到的靜電力大小
電場強度的方向就是_______________________________________.
E
E
+Q
-q
F
-Q
-q
F
跟負電荷在該點所受的靜電力的方向相反.
+Q
+q
-Q
+q
F
F
電場強度
位于該點的正電荷所受靜電力的方向
E
E
(3)物理意義：電場強度是描述電場 的物理量。
電場強度
強弱和方向
(4)公式E＝ 是電場強度的定義式，適用于一切電場，因為E與F、q無關，所以不能認為E∝F，E∝ ，但定義式給出了一種測量電場強度大小的方法。
(5)電場中某一點的電場強度是唯一的，與試探電荷 ，它取決于形成電場的電荷(場源電荷)及空間位置。
無關
電場強度
(6)E＝ 變形可得F＝qE，該式表明，如果已知電場中某點的電場強度E，便可計算在電場中該點放任意電荷量的帶電體所受的靜電力大小，即電場強度E是反映電場的力的性質的物理量。
(1)E＝ 中的q是場源電荷。(　　)
(2)若在電場中某點放置負試探電荷，則該點的電場強度方向與放置正試探電荷時相反。(　　)
(3)若在電場中的某點不放試探電荷，則該點的電場強度為0。(　　)
(4)電場強度公式E＝ 表明，電場強度的大小與試探電荷的電荷量q成反比，若q減半，則該處的電場強度變為原來的2倍。(　　)
×
×
×
×
1.在一帶負電荷的導體A附近有一點B，如在B處放置一個q1＝－2.0×10－8 C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6 N，方向如圖，則：(1)B處電場強度多大？方向如何？
(2)如果換成一個q2＝＋4.0×10－7 C 的電荷放在B點，其受力多大？此時B處電場強度多大？
(3)如果將B處電荷拿走，B處的電場強度是多大？
答案 (1) 200 N/C　方向與F1方向相反　
(2) 8.0×10－5 N　200 N/C　
(3) 200 N/C
(1)由電場強度公式可得
因為B處是負電荷，所以B處電場強度方向與F1方向相反。
(2)q2在B點所受靜電力大小
F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，
方向與電場強度方向相同，也就是與F1方向相反。
此時B處電場強度大小仍為200 N/C，方向與F1方向相反。
(3)某點電場強度大小與有無試探電荷無關，故將B處電荷拿走，B處電場強度大小仍為200 N/C。
二、點電荷的電場
場源電荷
Q
q
試探電荷
P
r
在P點放一個試探電荷q ，它在電場中受到的靜電力是F，根據庫侖定律：
點電荷是最簡單的場源電荷，它激發的電場有什么特點呢？
故電場強度:
注意：
Q ：場源電荷;
r ：電場中的點到場源電荷Q的距離。
點電荷的電場強度
Q
qA
FA
r
(1)表達式： 。
(2)適用條件： 。
真空、靜止、點電荷
當Q為正電荷時，電場強度E的方向沿半徑 (如圖甲);
當Q為負電荷時，電場強度E的方向沿半徑 (如圖乙)。
光芒萬丈
-Q
-
萬箭穿心
點電荷電場強度的方向
向外
向內
注意：如果以Q為圓心、r為半徑作一個球面，則球面上各點的電場強度大小相等，但方向不同。
(1)根據公式E＝ 可知，電場中某點的電場強度與場源電荷所帶的電荷量Q成正比，與r2成反比。(　　)
(2)由E＝ 可知，在離點電荷非常近的地方(r→0)，電場強度E可達無窮大。(　　)
×
√
2.(來自教材改編)在一個點電荷Q的電場中，讓x軸與它的一條電場線重合，坐標軸上A、B兩點的坐標分別為0.3 m和0.6 m(如圖甲)。在A、B兩點分別放置試探電荷，其受到的靜電力跟試探電荷的電荷量的關系，如圖乙中直線a、b所示，力的正方向與x軸正方向相同。
(1)求A點和B點的電場強度；
(2)點電荷Q所在位置的坐標是多少？
答案 (1)40 N/C，方向沿x軸正方向， 2.5 N/C，方向沿x軸正方向　
(2)x＝0.2 m
(1)根據電場強度的定義式有
方向沿x軸正方向，B點的電場強度為
方向沿x軸正方向。
解得x＝0.2 m。
項目 E＝ (定義式) E＝ (決定式)
意義及用途
適用范圍
E與各量關系
Q或q的意義
給出了一種量度電場強弱的方法
指明了點電荷電場強度大小的決定因素
一切電場
真空中點電荷的電場
E的大小與F、q的大小無關
E∝Q，E∝
q是試探電荷的電荷量，Q是場源電荷的電荷量
三、電場強度的疊加
如果有幾個點電荷同時存在，在幾個點電荷共同形成的電場中，如何求某點的電場強度呢？
+
Q1
Q2
P
E1
E1
E2
+
Q1
Q2
P
E
E2
E
1.若場源是多個點電荷，則某點的電場強度等于各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的矢量和。如圖所示，P點的電場強度E等于點電荷＋Q1和－Q2在該點產生的電場強度 。
E1、E2的矢量和
注意 ①獨立性——各個場源電荷產生的電場互不干擾.
②疊加原理——只有同時作用在同一區域內的電場才可以進行疊加.
2.對于較大的不能視為點電荷的帶電體的電場強度，可把帶電體分成很多小塊，只要每塊足夠小，就可以看成點電荷，用點電荷電場強度疊加的方法計算。
r>R，Q是整個球體所帶的電荷量
Q
3.一個半徑為R的均勻帶電球體(或球殼)在外部產生的電場，與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產生的電場相同.
Q
r
r
3.(2024·天津市武清區高二期中)如圖所示，相距為2d的A、B兩點固定著等量異種點電荷，電荷量分別為＋Q和－Q。在AB連線的中垂線上取一點P，PO⊥AB，α＝60°。已知靜電力常量為k。求：
(1)O點的電場強度大小和方向；
(2)P點的電場強度大小和方向。
E1
E2
E3
E4
(2)＋Q在P點的電場強度EP1方向沿AP連線向上，
－Q在P點的電場強度EP2方向沿PB連線向下。
則P點的電場強度大小為
P點的電場強度方向平行A、B連線向右。
答案　(1)12 cm　(2) (0,6 cm)和(12 cm，＋∞)
針對訓練　如圖所示，真空中有兩個點電荷，Q1 ＝ 4.0×10－8 C，Q2＝－1.0×10－8 C，分別固定在x軸的坐標為0和6 cm的位置上。
(1)x軸上哪個位置的電場強度為0
(2)x軸上哪些位置的電場強度的方向是沿x軸的正方向的？
(1)設電場強度為0的點到Q2的距離為L。因為Q1的電荷量比Q2的大，所以電場強度為0的位置只能在Q2右邊，
解得L＝6 cm
所以x坐標軸上x＝12 cm處的電場強度為0，只有一處。
(2)根據點電荷的電場強度公式和電場強度的疊加原理可知x＞12 cm的區域電場強度沿x軸正方向。在Q1Q2之間，正電荷Q1和負電荷Q2在該處產生的電場強度方向均沿x軸正方向，所以實際電場也是沿x軸正方向，所以x軸上電場強度方向沿x軸正方向的區域是(0,6 cm)和(12 cm，＋∞)。
4.如圖所示，等邊三角形ABC的三個頂點分別固定三個點電荷＋q、－q、－q，已知三角形邊長為 ，靜電力常量為k，則該三角形中心O點處的電場強度大小、方向如何？
E1
E2
E3
電場強度場強疊加
電場
電場強度
點電荷的電場強度
電場：電荷的周圍存在著一種特殊物質
電場的基本性質：電場對放入其中的電荷有力的作用
定義式： E＝ (適用于一切電場)
負點電荷的電場強度 E 的方向沿半徑向內。
單位： N/C 或 V/m
正點電荷的電場強度 E 的方向沿半徑向外。
遵循平行四邊形定則
場強疊加
決定式： (適用于真空中點電荷的電場)

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