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(共41張PPT)
第九章
靜電場(chǎng)及其應(yīng)用
第3節(jié)
電場(chǎng)
電場(chǎng)強(qiáng)度
高中物理人教（2019）必修
第三冊(cè)
相隔一定距離的電荷間可以發(fā)生力的作用。
通過起電機(jī)使人體帶電，人的頭發(fā)會(huì)豎起并散開。
電荷間的相互作用是通過什么發(fā)生的？
為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？
新課引入
19世紀(jì)30年代，英國科學(xué)家法拉第提出：在電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場(chǎng)（electric
field)。
一、電場(chǎng)
法拉第
B
A
F
處在電場(chǎng)中的其他電荷受到的作用力就是這個(gè)電場(chǎng)給予的。
探究新知
B
A
F
F
產(chǎn)生
施力于
電場(chǎng)B
施力于
產(chǎn)生
電場(chǎng)A
電荷A
電荷B
電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中的其它電荷產(chǎn)生力的作用
一、電場(chǎng)
1.定義:電場(chǎng)存在于電荷周圍,是能傳遞電荷間相互作用力的一種特殊物質(zhì)。
一、電場(chǎng)
2.電場(chǎng)的基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有力的作用，即電場(chǎng)力。
B電荷
A電荷
電場(chǎng)
3.靜電場(chǎng):靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。
（2）電場(chǎng)以及磁場(chǎng)已被證明是一種客觀存在。場(chǎng)具有能量，也是物質(zhì)存在的一種形式。
4.說明：
（1）只要是帶電體，周圍都能產(chǎn)生電場(chǎng)。電場(chǎng)對(duì)于電荷的作用實(shí)際是電場(chǎng)與電場(chǎng)的相互作用。
一、電場(chǎng)
電場(chǎng)對(duì)電荷有力的作用，怎樣描述這種作用呢？
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
+
Q
場(chǎng)源電荷
(源電荷)
試探電荷(檢驗(yàn)電荷)
q
1.試探電荷
(1)定義:用來檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷，叫試探電荷。
(2)特點(diǎn):體積足夠小;電荷量足夠小。
試探電荷的引入不改變?cè)措姾傻碾妶?chǎng)。
2.場(chǎng)源電荷:激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷叫場(chǎng)源電荷，或源電荷。
探究新知
觀察下圖，連接小球的細(xì)繩與豎直方向的夾角不同，離電荷Q
越遠(yuǎn)，夾角越小，這說明了什么問題？電場(chǎng)的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)呢？
P1
P2
P3
A
B
C
q
q
q
電
場(chǎng)
中
+
同一試探電荷在電場(chǎng)中不同位置受力不同
電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力與電荷的位置有關(guān)
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
+
q2
q1
P1
在電場(chǎng)中的同一位置，由于小球所帶電荷量不同，所受的電場(chǎng)力不同。
說明不能用電場(chǎng)力來反映電場(chǎng)的性質(zhì)。
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
不同試探電荷受到的電場(chǎng)力與試探電荷的電量有關(guān)
尋找一個(gè)不變的量
進(jìn)一步研究表明：
對(duì)于電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，試探電荷受到的電場(chǎng)力與其電荷量的比值是一定的。
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
3.單位：牛每庫，符號(hào)N/C
4.物理意義：反映電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力。
1.定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的電場(chǎng)力F與它的電荷量q的比值。
E與F成正比，與q成反比？
2.定義式：
(比值定義法)
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
5.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
按照這個(gè)規(guī)定：負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。
物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同。
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)性質(zhì)
1.唯一性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，是由電場(chǎng)本身的特性(形成電場(chǎng)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(guān)。電場(chǎng)中不同的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的。
二、電場(chǎng)強(qiáng)度
2.矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度也描述電場(chǎng)的方向，是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向相反。
點(diǎn)電荷是最簡單的場(chǎng)源電荷，它激發(fā)的電場(chǎng)有什么特點(diǎn)呢？
如果以Q為中心作一個(gè)球面，則球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。
三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
+
-
Q
：場(chǎng)源電荷
r
：電場(chǎng)中點(diǎn)到Q的距離
探究新知
兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式對(duì)比
三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：
電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。
如果場(chǎng)源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷，那么電場(chǎng)強(qiáng)度又是多少呢？
四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
+
1
Q
2
Q
P
1
E
2
E
1
E
2
E
+
1
Q
2
Q
P
E
E
獨(dú)立性：同一空間內(nèi)各個(gè)場(chǎng)強(qiáng)對(duì)電荷的作用互不影響。
探究新知
電場(chǎng)強(qiáng)度的運(yùn)算遵循平行四邊形定則
+Q
-Q
E1
E2
E
+Q
+Q
E1
E1
E2
E2
E
四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場(chǎng)，與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同。
Q
r
P
r
Q
P
四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
電場(chǎng)看不見,摸不著,除了用公式描述電場(chǎng)以外，形象地了解和描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向也很重要。
法拉第采用了一個(gè)簡潔的方法來描述電場(chǎng)，那就是電場(chǎng)線。
法拉第
五、電場(chǎng)線
探究新知
電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。
五、電場(chǎng)線
點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
等量電荷電場(chǎng)
五、電場(chǎng)線
幾種常見的電場(chǎng)線
1.同一幅圖中可以用電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。
2.在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)，是不閉合的曲線。
3.同一電場(chǎng)的電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交。
4.電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線，是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線。
電場(chǎng)線的特點(diǎn)：
五、電場(chǎng)線
電場(chǎng)線的模擬
:
把奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，再放入電場(chǎng)中，這時(shí)可以發(fā)現(xiàn)碎屑按場(chǎng)強(qiáng)的方向排列起來。
五、電場(chǎng)線
2.兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(中垂線)上，場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(線)垂直。在中垂線上到O點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等，中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大。
O
1.兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)，電場(chǎng)線方向從正電荷指向負(fù)電荷。連線上，
中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小；
3.在中垂面(線)上的電荷受到的電場(chǎng)力的方向總與中垂面(線)垂直，因此，在中垂面(線)上移動(dòng)電荷時(shí)電場(chǎng)力不做功。
拓展1：等量異種電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)
拓展延伸
2.中點(diǎn)O附近的電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為零。
O
1.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為零，此處無電場(chǎng)線。
4.在中垂面(線)上從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)，電場(chǎng)線先變密后變疏，即場(chǎng)強(qiáng)
先變強(qiáng)后變?nèi)酰?br/>拓展2：等量同種電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)
3.兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線上)，場(chǎng)強(qiáng)方向總沿面(線)遠(yuǎn)離O(等量正電荷)
拓展延伸
不等量電荷
點(diǎn)電荷與導(dǎo)體
拓展3：其他電場(chǎng)線
拓展延伸
1.定義：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。
2.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：間隔相等的平行直線。
實(shí)例：相距很近帶有等量異種電荷的一對(duì)平行金屬板間的電場(chǎng)(忽略邊緣)可以看做勻強(qiáng)電場(chǎng)。
六、勻強(qiáng)電場(chǎng)
探究新知
單位
矢量
疊加
電場(chǎng)
強(qiáng)度
定義
性質(zhì)
電場(chǎng)
電荷周圍存在的特殊物質(zhì)。
特
點(diǎn)
電場(chǎng)線
為了描述電場(chǎng)而假想的線。
課堂小結(jié)
1.下列說法正確的是（　　）
A．電場(chǎng)和電場(chǎng)線一樣，是人為設(shè)想出來的，其實(shí)并不存在
B．根據(jù)
，當(dāng)兩點(diǎn)電荷間的距離趨近于零時(shí)，電場(chǎng)力將趨向無窮大
C．從公式
來看，場(chǎng)強(qiáng)大小E與F成正比，與q成反比
D．當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小及形狀對(duì)它們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體才可以看成點(diǎn)電荷
【正確答案】D
課堂練習(xí)
2.靜止的帶電粒子A、B在電場(chǎng)中的受力方向如圖所示，則它們的帶電情況是（　　）
A．A、B均帶正電荷
B．A、B均帶負(fù)電荷
C．A帶正電荷，B帶負(fù)電荷
D．A帶負(fù)電荷，B帶正電荷
【正確答案】D
課堂練習(xí)
3.如圖所示，甲、乙兩個(gè)帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，兩個(gè)小球均處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中保持靜止。懸掛甲球的細(xì)線處于豎直狀態(tài)，而懸掛乙球的細(xì)線則向遠(yuǎn)離甲球的方向傾斜。兩小球可視為點(diǎn)電荷且其連線水平，則下列判斷正確的是（　　）
A．甲、乙兩小球一定帶同種電荷
B．甲、乙兩小球一定帶異種電荷
C．乙球一定帶負(fù)電
D．乙球帶電量一定大于甲球的帶電量
【正確答案】C
課堂練習(xí)
4.真空中Ox坐標(biāo)軸上的某點(diǎn)有一個(gè)點(diǎn)電荷Q，坐標(biāo)軸上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為0.2m和0.7m。在A點(diǎn)放一個(gè)帶正電的試探電荷，在B點(diǎn)放一個(gè)帶負(fù)電的試探電荷，A、B兩點(diǎn)的試探電荷受到電場(chǎng)力的方向都跟x軸正方向相同，電場(chǎng)力的大小F跟試探電荷電量q的關(guān)系分別如圖中直線a、b所示。下列說法正確的是（　　）
A．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為0.25N/C
B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿x軸負(fù)方向
C．點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo)為0.3m
D．點(diǎn)電荷Q是正電荷
【正確答案】C
課堂練習(xí)
課堂練習(xí)
5.（多選）如圖所示，金屬板帶電量為＋Q，質(zhì)量為m的金屬小球帶電量為＋q，當(dāng)小球靜止后，懸掛小球的絕緣細(xì)線與豎直方向間的夾角為α，小球與金屬板中心O恰好在同一條水平線上，且距離為L。下列說法正確的是（　　）
【正確答案】BC
課堂練習(xí)
【正確答案】BC
課堂練習(xí)
6.如圖所示，直角三角形ABC中∠B=30°，點(diǎn)電荷A、B所帶電荷量分別為QA、QB，測(cè)得在C處的某負(fù)點(diǎn)電荷所受靜電力方向平行于AB向左，則下列說法正確的是（　　）
A．B帶正電，QA∶
QB
=1∶4
B．B帶負(fù)電，QA∶
QB
=1∶4
C．B帶負(fù)電，QA∶
QB
=1∶8
D．B帶正電，QA∶
QB
=1∶8
【正確答案】C
課堂練習(xí)
7.在M、N兩點(diǎn)放置等量的異種點(diǎn)電荷如圖所示，MN是兩電荷的連線，HG是兩電荷連線的中垂線，O是垂足。下列說法正確的是（　　）
A．OM中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于ON中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
B．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與MN上各點(diǎn)相比是最小的
C．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與HG上各點(diǎn)相比是最小的
D．將試探電荷沿HG由H移送到G，試探電荷所受電場(chǎng)力先減小后增大
【正確答案】B
課堂練習(xí)
8.均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)。如圖所示，半球面AB上均勻分布著正電荷，總電荷量為q，球面半徑為通過半球頂點(diǎn)與球心O的直線，在直線上有兩點(diǎn)M、N，
。已知N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，靜電力常量為k，則M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為（　　）
【正確答案】A
課堂練習(xí)
課堂練習(xí)
謝謝聆聽

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