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第一章 靜電場
1.3靜電場 電場強度和電場線
教科版（2019）高中物理必修第三冊
目 錄
1
2
3
4
新課導入
學習目標
新課講解
經典例題
5
課堂練習
6
課堂小結
例如：
接觸力：彈力、摩擦力等
非接觸力：萬有引力（重力）、磁力、庫侖力等
萬有引力的傳遞是通過萬有引力場
——電場
磁力的傳遞是通過磁場
物體之間的相互作用，有的需要接觸，有的則不需要。
那么兩個電荷之間的相互作用靠什么傳遞呢？
學習目標
19世紀30年代，英國科學家法拉第提出：在電荷的周圍存在著由它產生的電場（electric field)。
一、電場
法拉第（1791-1867）
B
A
F
F
產生
施力于
電場B
施力于
產生
電場A
電荷A
電荷B
電場對場中的其它電荷產生力的作用
一、電場
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。
電場看不見、摸不著的但又客觀存在的特殊物質。
電場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量。
電荷
電場
電荷
A
B
3.靜電場：靜止電荷產生的電場，叫作靜電場。
一、電場
FA
B
A
+q
+Q
+q
【探究1】如圖，電荷+Q周圍存在電場，把試探電荷+q分別放入電場中A、B兩點，試大致畫出電荷+q受到電場力FA、FB？
FB
比較FA與FB，關于A、B兩處的電場有何看法？
電場有強弱、有方向
電場的強弱和方向與空間位置有關
q是用來檢驗電場的電荷——檢驗電荷或試探電荷
Q是被檢驗的電荷——場源電荷或源電荷
對試探電荷的要求：
電量足夠小：對場源電荷的分布不產生明顯影響，不改變原電場
體積足夠小：可以精確檢測電場各位置
二、電場強度
試探電荷在電場中某點受到的力F與試探電荷的電荷量q成正比：
是比例常數，與無關
【探究2】電場是一種客觀存在，某一位置的電場應該是確定的。
尋找一個不變的量
二、電場強度
1.定義：
放入電場中某一點的試探電荷受到的靜電力跟它的電荷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：
定義式，適用于任意電場
（比值法定義）
注：電場中某點的電場強度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關。電場中不同的地方，電場強度一般是不同的。
二、電場強度
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。
4.場強的矢量性：
+Q
+q
F
E
-Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
E
-Q
-q
F
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。
二、電場強度
+Q
∴ 該點的場強為
F
E
利用場強的定義式和庫侖定律推導
+q
如果以Q為中心作一個球面，則球面上各點的電場強度大小相等。
三、點電荷的電場
適用范圍 公式中電荷的意義
定義式，適用一切電場。
決定式，僅適用于點電荷的電場
是檢驗電荷，與無關
是場源電荷，與成正比
三、點電荷的電場
+Q
-Q
E1
E2
E
空間中存在多個場源電荷，如圖，如何求電場中某點(如A點)的電場強度？
O
A
結論：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的矢量和。
四、電場強度的疊加
如何求均勻帶電球體周圍的電場？
可以證明：半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在球外產生的電場，與一個位于球心的、電荷量相等的點電荷產生的電場相等。
四、電場強度的疊加
電場看不見,摸不著,除了用公式描述電場以外，我們還可以用什么方法形象地了解和描述電場中各點電場強度的大小和方向呢？
法拉第采用了一個簡潔的方法來描述電場，那就是電場線。
法拉第
五、電場線
1.電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線。
2.電場線的特點
（1）曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向。
五、電場線
（2）電場線總是從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷，因此電場線不是閉合曲線；
（3）電場線在電場中不相交（同一點的電場不能有兩個方向）；
（4）在同一電場中，電場強度較大的地方電場線較密，電場強度較小的地方電場線較疏。
（5）電場線并不是真實存在的，只是為了描述電場方便而假想的線。
（6）不能用帶電粒子在電場中運動的軌跡來描繪電場線。
2.電場線的特點
五、電場線
3.常見電場線
（1）孤立的正、負點電荷的電場線
-
正電荷的電場線
負電荷的電場線
特點：
（1）離點電荷越近，電場線越密，場強越大。
（2）以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向不同。
五、電場線
3.常見電場線
（2）等量異種點電荷的電場線
①兩電荷的連線上:a.各點電場強度的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負電荷，O點的電場強度最小，從O點沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大；b.兩電荷的連線上，任一點c與它關于O點對稱的點d的電場強度相同。
五、電場線
3.常見電場線
（2）等量異種點電荷的電場線
②兩電荷連線的中垂線上:a.各點的電場強度方向為由正電荷的一邊指向負電荷的一邊，且與中垂線垂直，O點的電場強度最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸減小，直至無窮遠時為零；b.中垂線上任意一點a與該點關于O點的對稱點b的電場強度大小相等方向相同。
五、電場線
3.常見電場線
（3）等量同種點電荷的電場線
①兩電荷的連線上：a.每點電場強度的方向由該點指向O點，大小由電場強度為零的O點開始向兩端逐漸變大；b.任意一點c與該點關于O點的對稱點d的電場強度大小相等、方向相反。
3.常見電場線
（3）等量同種點電荷的電場線
②兩電荷連線的中垂線上:a.O點和無窮遠處的電場強度均為零，所以在中垂線上，由O點開始，沿中垂線向兩邊電場強度先變大，后逐漸減小，到無窮遠時減小為零；b.中垂線上任一點a與該點關于O點的對稱點b的電場強度大小相等、方向相反。
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。
實例：相距很近帶有等量異種電荷的一對平行金屬板間的電場(忽略邊緣)可以看做勻強電場。
六、勻強電場
課堂練習
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
課堂練習
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。
課堂練習
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
課堂練習
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?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葹榱慊虺跛俣确较蚺c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.
課堂練習
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
課堂練習
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。
電 場
施 以 電 場 力
產 生
電場強度
電場線
特點
常見的電場線
定義
內容
表達式
單位
方向
電 荷
正電荷
負電荷
遵從規(guī)律
電荷守恒定律
庫侖定律
課堂小結
感謝觀看
THANK YOU

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