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(共41張PPT)
第九章 靜電場及其應用
第三節 電場 電場強度
目 錄/
1.
學習目標
2.
情景導入
3.
新課講解
4.
小試牛刀
5.
課堂小結
PART 01
學習目標
學習目標
1.了解電場的物質性
2.了解電場強度，知道電場強度是矢量，知道電場強度的方向是怎樣規定的
3.能根據庫侖定律和電場強度的定義式推導點電荷電場強度的計算式
4.知道電場強度的疊加原理
5.學會建立電場線這一物理模型，并借此分析物理問題
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
課堂小結
PART 02
情境導入
問題一：如圖所示的兩個帶電的物體，它們并沒有直接接觸，它們的相互作用（排斥或吸引）是通過什么來實現的？
+
F
+
學習目標
情境導入
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小試牛刀
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問題二： 通過起電機使人體帶電，人的頭發會豎起散開。為什么會出現這樣的現象？如何解釋產生這一現象的原因？
學習目標
情境導入
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PART 03
新課講解
問題一：1837年英國物理學家法拉第提出電荷周圍存在電場，電場的基本性質是：
B受到的力是A產生的電場對B的作用力
A受到的力是B產生的電場對A的作用力
學習目標
情境導入
新課講解
小試牛刀
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它對放入的電荷產生力的作用。
英國物理學家 法拉第
電場
電荷
B
電荷
A
1.定義：電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質
2.電場的基本性質：對放入電場的電荷有力的作用，這種力叫做電場力。
3.靜止電荷產生的電場稱為靜電場。
學習目標
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電場
F
F
4.說明:
(1)只要是帶電體，周圍都能產生電場。電場對于電荷的作用實際是電場與電場的相互作用。
(2)電場以及磁場已被證明是一種客觀存在。場具有能量，也是物質存在的一種形式。
電場對電荷有力的作用，怎樣描述這種作用呢
學習目標
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場源電荷(源電荷)
場源電荷Q：
激發電場的電荷稱為場源電荷。
試探電荷(檢驗電荷)
試探電荷q：
用來研究電場各點性質的電荷。
其特點是：體積足夠小(可以看成點電荷);電荷量足夠小（放入不改變場源電荷的電場）。
學習目標
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小試牛刀
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①實驗方法
回顧：探究電荷間的相互作用力
學習目標
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②求點電荷之間的相互作用力
③通過模擬實驗的出什么結論？
控制變量法
F = mgtanα
電荷之間的作用力：
隨距離的增大而減小
隨電荷量的增大而增大
+
F
+
F
+
+
F
+
F
+
Q
↓
.....
依次類推，可以發現：靜電力大小F與檢驗電荷的電荷量q成正比
其中k 為比例系數
與F、q無關：
其關系式：
即：
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凡是k大處，即：“ ”大處，對于同一電荷，所受靜電力就是大，且與檢驗電荷q無關，與位置有關。
探究結論：
對于電場中的同一點，試探電荷受到的電場力與其電荷量的比值是一定的。
可見：比值“ ”能夠描述電場的力的性質，我們引入一個新的物理量——“電場強度”來表示它。
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1.定義：
放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫該點的電場強度，簡稱場強，用E表示。
2.表達式：
3.單位：N/C
單位電荷在該點受到的電場力的大小，如1 N/C表示電荷量為1 C的帶電體在該點受到的電場力是1 N。
定義式，適用于任意電場
（比值法定義）
電場強度
試探電荷電荷量
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拓展：負電荷在電場中某點受到的電場力的方向跟該點的場強方向相反。
場強的矢量性：
+Q
+q
F
E
-Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
E
-Q
-q
F
規定：電場中某點的電場強度的方向跟正電荷在該點所受靜電力的方向相同。
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注意：
（1）物理意義：描述電場強弱和方向的物理量。
（2）場強反映電場的力的性質，電場強度僅由電場本身決定，
與放入的試探電荷無關
（3）區分：試探電荷（檢驗電荷）與場源電荷（源電荷）。
（4）場強相同的條件：大小相等，方向相同。
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【思考】
如何得到點電荷的電場強度公式
【提示】
根據庫侖定律以及電場強度的定義式
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點電荷的場強
1.大小
2.場強方向：正點電荷電場方向背離電荷, 負點電荷電場方向指向電荷
3.適用條件：
只適用于真空中的點電荷
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如果場源是多個點電荷，電場中某點的場強大小和方向為各點電荷在該點產生的場強的矢量和
思考：如果場源電荷不只是一個點電荷，那么電場強度又是多少呢？
+
+
-
q
Q1
Q2
F2
F1
F
E1
E
E2
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一個半徑為R的均勻帶電球體（或球殼） 在球的外部產生的電場，與一個位于球心、電荷量相等的點電荷在同一點產生的電場相同，即
式中的r是球心到該點的距離（r > R） ，Q為整個球體所帶的電荷量。
Q
r
P
r
Q
P
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思考：電場看不見，摸不著，有沒有形象化描述的辦法
英國物理學家法拉第采用了一個簡潔的方法來描述電場，那就是電場線。即在電場中畫出一系列有方向的曲線，使曲線上每點的切線方向都跟該點的場強方向一致．
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1. 定義：如果在電場中畫一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，這樣的曲線叫做電場線。
2. 特點：
①電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱。
②靜電場的電場線起于正電荷止于負電荷，孤立的正電荷（或負電荷）的電場線止于（或起于）無窮遠處點。
③電場線不會相交，也不會相切。
④電場線是假想的，實際電場中并不存在。
⑤電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯系。
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幾種常見電場中電場線的分布
學習目標
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等量異種點電荷
（手牽手，心連心—相吸狀）
O
c
d
.
.
等量同種點電荷
（勢不兩立—相斥狀）
1.定義：各點電場強度的大小相等、方向相同的電場。
2.勻強電場的電場線：間隔相等的平行直線。
勻強電場
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帶電粒子在勻強電場中受到恒定的靜電力作用
點電荷與帶點平板
特點：
電場線與導體表面垂直，在導體表面移動電荷，電場力不做功。
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PART 04
小試牛刀
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1.下列說法中正確的是( )
A.根據 可知，電場中某點的電場強度與試探電荷在該點所受的靜電力成正比
B.電場中某點的電場強度 ，與試探電荷的受力大小及帶電荷量無關
C.電場中某點的電場強度方向即試探電荷在該點的受力方向
D.公式 和 只適用點電荷形成的電場
B
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答案：B
解析：AB.根據比值定義法，有
可知，電場中某點的電場強度與試探電荷在該點所受的靜電力無關，只是在數值上等于二者比值而已。故A錯誤；B正確；
C.電場中某點的電場強度方向即帶正電的試探電荷在該點的受力方向。故C錯誤；
D.公式 是定義式適用于任何電場，
為真空中點電荷的決定式只適用點電荷形成的電場。故D錯誤。
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2.關于靜電場的電場線，下列說法正確的是( )
A.電場強度較大的地方電場線一定較密
B.沿電場線方向，電場強度一定越來越小
C.沿電場線方向，電場強度一定越來越大
D.電場線一定是帶電粒子在電場中運動的軌跡
A
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答案：A
解析：A項:電場線的疏密表示場強的強弱，那么電場強度較大的地方電場線一定較密，故A正確;
BC項:沿著電場線的方向，電勢會降低，因此沿電場線方向電勢越來越低;但電場線不一定越來越疏，則場強不一定越來越小，電場線也不一定越來越密，則場強不一定越來越大，故BC錯誤;
D項:電場線不一定與帶電粒子的軌跡重合，只有電場線是直線、只受電場力或合力方向與電場力方向在一條直線上，且帶電粒子的初速度為零或初速度方向與電場線方向在同一條直線上時電場線才與帶電粒子的軌跡重合，故D錯誤.
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3.(多選)如圖所示，在等量異種點電荷形成的電場中，O是兩點電荷連線的中點，E、F是兩點電荷連線中垂線上相對O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O點對稱，則( )
A.A、D兩點場強大小相等，方向相反
B.B、C兩點場強大小和方向都相同
C.E、O、F三點比較，O點場強最大
D.B、O、C三點比較，O點場強最大
BC
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答案：BC
解析：A.等量異種點電荷的電場分布如圖所示
由圖可知，A、D兩點場強大小相等，方向均向左，故A錯誤；
B.B、C兩點場強大小相等，方向均向右，故B正確；
C.在兩點電荷連線的中垂線上，O點場強最大，故C正確；
D.在兩點電荷連線上，O點場強最小，故D錯誤。
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4.（多選）如圖所示，用一條絕緣輕繩掛一個帶正電的小球，小球質量為m，所帶電荷量為q。現加水平方向的勻強電場，平衡時絕緣繩與豎直方向夾角為θ，下列說法正確的是( )
A.電場方向水平向左
B.電場方向水平向右
C.電場強度大小
D.電場強度大小
BC
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答案：BC
解析：對小球受力分析，可知電場力方向水平向右，故A錯誤，B正確；小球受力平衡
解得
，故C正確，D錯誤.
PART 05
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①電場
（1）性質：電荷之間是通過電場發生相互作用的，對置于其中的電荷有電場力的作用.
（2）檢驗：把一個帶電體放入其中，看是否受到電場力的作用.
②電場強度
（1）定義式： ，適用于任何電場，單位：牛每庫（符號位N/C）.
（2）方向正電荷在電場中某一點受到的靜電力的方向就是該點的電場強度的方向.電場強度是矢量.
客觀存在的特殊物質
負電荷受力方向與電場強度相反
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③點電荷的電場
（1）大小： （只適用于點電荷的電場）.
（2）方向：正點電荷——發散，電場強度方向以點電荷為球心沿半徑向外；負點電荷——匯聚，電場強度方向以點電荷為球心沿半徑向內.
④電場強度的疊加
如果場源是多個點電荷，則電場中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，這叫作電場強度的迭加原理.
r→0時，此式不適用
遵循矢量運算法則
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⑤電場線
（1）電場線：曲線的疏密程度表示電場強度的大小，曲線上某點的切線方向表示該點的電場強度方向.
（2）電場線的特征：
a.電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱；
b.靜電場的電場線從正電荷（或無限遠處）出發，終止于無限遠處（或負電荷）；
c.同一電場的電場線在電場中不會相交，也不會相切；
d.電場線是假想的，實際并不存在；
e.靜電場的電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡沒有必然聯系.
⑥勻強電場：電場強度大小處處相等，方向處處相同.
根據電場線的疏密判斷場強大小
根據軌跡的彎曲方向判斷電場力的方向
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