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(共27張PPT)
9.3 電場 電場強度
第九章 靜電場及其應用
人教版（2019）必修 第三冊
學習目標
1.通過類比與實驗模擬的方法建立電場的概念，知道電荷間的相互作用是通過電場實現的，知道場是物質存在的形式之一。
2.通過電場強度概念的建立過程，進一步體會用物理量之比定義新物理量的方法。
理解電場強度的定義式、單位和方向。
3.知道點電荷形成的電場的電場強度的表達式。會計算多個點電荷形成的電場的電場強度。
4.會用電場線描述電場。了解幾種典型的電場線，體會用虛擬的圖線描述抽象物理概念的思想方法。
思考：為什么會出現這樣的現象？你會解釋產生這一現象的原因嗎？
導入新課
通過起電機使人體帶電，人的頭發會豎起散開。
電場
法拉第（英國）提出：
一、電場
2.基本性質：
電荷
電場
電荷
A
B
1.電場：
電荷之間的相互作用是通過電場發生的
電荷周圍存在的一種特殊物質。
對放入其中的電荷有力的作用。
在電荷的周圍存在著由它產生的電場。
作為試探電荷條件：
+q
+
+Q
場源電荷
原因：其存在對源電場的分布不造成影響；
可以精確檢測電場各位置。
問題：在空間中放一個點電荷+Q，怎樣檢驗電場是否存在？
場源電荷：
試探電荷：
二、電場強度
●帶電荷量足夠小
●體積足夠小
檢驗
電荷
激發電場的電荷
帶電荷量很微小的點電荷
1.認識電場的強弱和方向
觀察與思考
結論：電場的強弱跟位置有關
⑴q不變，改變懸掛點：F靜不同
⑵q不變，+Q 換為-Q ：F靜反向
結論：電場有方向
+Q
+
+q
+
+
思考：電場有強弱，電場的強弱能否用靜電力來表示？
分析：同一位置，電場的強弱應該是不變的，而靜電力F隨試探電荷電荷量的改變而改變,所以靜電力不能表示電場的強弱。
2.猜測與驗證
結論：
可以用該比值表示該點電場的強弱
在電場的同一點，F∝q，即
P
+q
F
猜想：某靜電場中的P點，放一個帶電荷量為q的試探電荷，試探電荷受靜電力為F，則有
驗證猜想
驗證1：在P點，試探電荷受到的靜電力與q成正比嗎？
+q
F
F∝q
驗證2：
在P點，
該值完全由電場本身的性質決定；
r不同，該比值不同。
結論：
該比值能夠表示P點電場的強弱。
實例：點電荷的電場
P
+Q
+
單位：
⑴定義式：
概念：放入電場中某一點的試探電荷受到的靜電力F 跟試探電荷的電荷量q 的比值，叫該點的電場強度。
比值定義法
E 與F、q無關
牛頓/庫侖 (N/C)
3.電場強度
⑵物義:
由電場本身決定，與放入的試探電荷無關。
該物理量描述電場的力的性質。
⑶適用條件:
適用于一切電場（普遍適用）
⑷電場強度的方向——矢量性
F
E
F
E
規定：電場中某點電場強度的方向與正電荷在該點所受靜電力的方向相同。
+q
-q
可知：負電荷在電場中某點受到的電場力的方向，
跟該點的電場強度方向_______。
+Q
+
-
+Q
+
+
相反
例題1 如圖，帶負電荷的導體A，在其附近B點放置q1＝-2.0×10－8C的電荷，測出該電荷受到的靜電力F1=4.0×10－6 N，方向如圖，則：
⑴B點電場場強多大？方向如何？
⑵在B點，將q1換為q2＝＋4.0×10－7C的電荷，其受力多大？此時B點場強多大？
⑶如果將B處電荷取走，B處的場強是多大？
思考：導體A電性如何？
⑴大小的決定式：
Q ：場源電荷
r ：電場中點到Q的距離
1.點電荷的電場
三、點電荷的電場 電場強度的疊加
球形帶電體與點電荷的等效
設均勻帶電球體或球殼半徑為R，電場中P點到球心距離為r（r>R）,則P點的場強為
r>R
適用條件：點電荷的電場
r
P
Q
r
P
Q
⑵特點
●球面上各點的電場強度大小相等，但方向不同；
●同一半徑上場強方向相同，但大小不同。
方向背離電荷
方向指向電荷
思考：如果以Q為中心作一個球面，則球面上各點的電場強度什么關系？
同一半徑上情況又如何？
負點電荷電場
正點電荷電場
-
+
●疊加原理：
●運算法則：
2.電場強度的疊加
某一點的電場強度等于各個點電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和。
+
+
+Q
+Q
P
M
練一練 在兩個等量異種點電荷連線的中垂線上有一點P，試作出P點的電場強度
方向。
定則
例題2 如圖，真空中有兩個點電荷Q1＝+9.0×10－8C和Q2＝-1.0×10－8C，分別固定在x軸的x＝0和x＝6cm的位置上。問：
⑴x軸上哪個位置的電場強度為零？
⑵x軸上哪些地方的電場強度方向是沿x軸的正方向的？
⑴由題意可知，電場強度為零的點一定在Q2的右側，設該點坐標為x0，
則有 ,代入數據解得x0＝9cm
⑵在(0，6cm)區間電場強度是沿x軸正方向的；
根據問題⑴的分析可知，在x軸上大于9cm 的區域，電場強度的方向也沿x軸正方向。
解析：
Q1
Q2
1.電場線：
⑴切線：
⑵疏密：
b
a
Ea
Eb
>
物義：電場線是為形象描述電場而引入的假想線，是不存在的。
2.描述方法
EA
EB
EC
四、電場線
畫在電場中的一條條有方向的曲線。
曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向
在同一幅圖中，電場線的疏密反映電場強度的大小
3.電場線的特點
⑴在靜電場中，電場線從正電荷或無限遠出發，終止于負電荷或無限遠，是不閉合的曲線。
⑵同一電場的電場線在電場中不相交。
4.幾種典型電場的分布
∞
∞

源頭
收尾
-
⑴正、負點電荷的電場線分布
+
-
③在中垂面(線)上的電荷受到的電場力的方向總與中垂面(線)垂直；
在中垂面(線)上移動電荷時電場力不做功。
⑵等量異種點電荷的電場線分布
①沿兩點電荷間連線，中點場強最小；
②兩點電荷連線的中垂面(中垂線)上，
平行兩點電荷連線指向負電荷。
中點場強最大，沿中垂線向外逐漸減小。
大小：
方向：
①兩點電荷連線中點處場強 E =0
⑶等量同種點電荷的電場線分布
②沿中垂線，場強先增大，后減小；
方向：沿中垂線向外。
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。
1.定義：
五、勻強電場
各點電場強度的大小相等、方向相同的電場。
2.電場線分布特點
間隔相等的平行直線。
針對練1 下列各電場中，A、B兩點電場強度相同的是 （ ）
C
針對練2 電場線能直觀、方便地反映電場的分布情況。如圖甲是等量異號點電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點；O是電荷連線的中點，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O對稱。則 （　　）
A．E、F兩點場強不同
B．A、D兩點場強不同
C．B、O、C三點，O點場強最小
D．只在靜電力作用下，電子在O點的加速度小于它在E點的加速度
C
1.（多選）一帶電粒子從電場中的A點運動到B點，徑跡如圖中虛線所示，不計粒子所受重力，則 （ ）
A、粒子帶正電
B、粒子加速度逐漸減小
C、A點的場強大于B點的場強
D、粒子的速度不斷減小
A
E
BCD
審題：已知哪些信息？
課堂小結
課堂檢測
總結：利用電場線分析帶電粒子的運動
1.問題實質：
力電結合，實為力學問題
2.關鍵：
抓住兩條曲線的切線
軌跡線
電場線
切線
E（F庫）方向（負電荷F庫與E反向）
速度v方向
CD
電 場
產生
性質
電場強度
電場線
特點
常見的電場中的電場線
定義
定義
表達式
單位
方向
電 荷
正電荷
負電荷
相互作用
規律
電荷守恒定律
庫侖定律
施加電場力
課堂小結
課堂小結

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