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(共28張PPT)
第一章 靜電場的描述
第3節 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？
庫侖力與平時遇到的彈力、摩擦力有沒有區別？與我們學過的哪些力有點類似？
重力、磁極間的相互作用力
非接觸力
01 電場
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)。
法拉第
處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場給予的。
B
A
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
+
F
+
F
1.電場的定義：
電荷周圍客觀存在的一種特殊物質。
物質存在的兩種形式
實體 :由分子組成，看得見，摸得著
場:看不見，摸不著，不以人的感官意識為轉移的客觀存在。
由靜止的電荷產生的電場叫靜電場。
2.靜電場：
3.基本性質：
對放入其中的電荷有力的作用，即電場力。
電荷A
電荷B
電場
A對B的作用力，就是A的電場對B的作用力
B對A的作用力，就是B的電場對A的作用力
產生
作用于
產生
作用于
只要是帶電體，周圍都可以產生電場。電場對于電荷的作用實際是電場與電場的相互作用。
02 電場強度
1.場源電荷與試探電荷
（1）場源電荷：激發電場的帶電體所帶的電荷叫作場源電荷或源電荷
試探電荷的特點：
②體積很小：
③電性任意：
①電荷量小：
為了使它放入后不影響原來要研究的電場
為了便于用它來研究電場各點的性質。可以看作點電荷
可以是正電荷也可以是負電荷
（2）試探電荷：放入電場中用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的電荷
【觀察與思考】
（1）把兩個帶電量均為的試探電荷分別放置在電量為的固定小球兩邊，使它們與固定小球間距離不相等，觀察兩個試探電荷在電場不同位置受到的電場力是否相同。
現象表明：電場中不同點的電場強弱不同。
現象表明：電量不同的試探電荷在電場的同一點上受到的電場力的大小不同。
（3）保持試探電荷的電量及位置不變，改變固定小球所帶的電量，觀察實驗現象。
（2）移動電量為的固定小球，使它處于兩試探電荷的正中央，再給兩個試探電荷分別帶上 和的電量，如圖所示。比較它們受到的電場力。
大量實驗表明：在電場中的同一點，電場力的大小 與試探電荷的電量 之比是恒定的，與試探電荷的電量無關，它只與場源電荷以及試探電荷在電場中的具體位置有關，與 的比值反映了電場自身的某種性質。
電場強度也是通過物理量之比定義的新物理量。
2.電場強度
E
注意：該式適用于一切電場。
（1）定義：放入電場中某一點的試探電荷所受的靜電力 F 跟它的電荷量 q 之比，叫作該點的電場強度，簡稱場強，用 E 表示。
（2）定義式：
（3）單位：牛每庫，符號為 N/C
試探電荷的電荷量
（4）電場強度是矢量，遵循平行四邊形法則。
（5）物理意義：反映電場強弱的物理量，某點的電場強度數值上等于單位正電荷在那里所受的電場力。
（6）電場強度的方向
①與正電荷在該點所受的靜電力的方向相同
②與負電荷在該點所受的電場力的方向相反
+Q
+q
F
E
+Q
-q
E
F
03 點電荷的電場
點電荷是最簡單的場源電荷，它激發的電場有什么特點呢？
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。
+
-
Q ：場源電荷
r ：電場中點到Q的距離
兩個場強公式對比
【討論與交流】把一個試探電荷+q放在電場中的一點A上，其受到電場力的大小為F，方向向東；如果把試探電荷+q取走，則該點的場強是否為零？
提示：不為零，場強與試探電荷無關
04 電場強度的疊加
單個點電荷產生的場強規律很明顯，那多個點電荷產生的電場又有什么樣的規律呢？
+Q
＋Q
+Q
-Q
獨立性：各個場強對電荷的作用互不影響
1.電場中任意一點的總場強等于各個點電荷在該點各自產生的場強的矢量和，這就是場強疊加。
例1　(多選)關于電場，下列說法正確的是(　　 )
ABC
A.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場
B.電荷間的相互作用是通過電場產生的，電場最基本的性質是對放在其中的電
　荷有力的作用
C.電場是一種物質，它與其他物質一樣，不依賴我們的感覺而客觀存在
D.電場只能存在于真空中和空氣中，不可能存在于物體中
例2　如圖所示，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？
例3　(2023·廣東惠州高二期末)對于由點電荷Q產生的電場，下列說法正確的
　是(　　)
C
例4　如圖所示，真空中，帶電量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距為r，則：
思考:電場看不見，摸不著，怎樣才能形象的描述電場呢
05 電場線
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
1.電場線：畫在電場中的一條條有方向的曲線。
（1）曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向；
（2）在同一幅圖中，電場線的疏密反應電場強度的小大。
EA
EB
A
b
a
B
Ea
Eb
>
電場線是為形象描述電場而引入的假想線
2.描述方法：
（1）電場線總是從正電荷或無限遠出發，終止于無限遠或負電荷，因此電場線不是閉合曲線；
（2）電場線在電場中不相交（同一點的電場不能有兩個方向）；
（3）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。
（4）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。
（5）不能用帶電粒子在電場中運動的軌跡來描繪電場線。
3.電場線的特點
4.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。
（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。
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。
（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。
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。
5.勻強電場
（1）定義：電場中各點的電場強度大小相等，方向相同的電場就叫做勻強電場。
（2）特點：平行的等間距的直線
帶有等量異號的金屬板，如果兩板間距很近，它們之間的電場，除邊緣部分外，可以看做勻強電場。在兩版的外面幾乎沒有電荷。
觀察圖中的電場線，從中能發現什么規律？
例1　如圖所示為靜電場的一部分電場線的分布，下列說法正確的是(　　)
C
A.這個電場可能是負點電荷形成的
B.C點處的場強為零，因為那里沒有電場線
C.點電荷q在A點受到的靜電力比在B點受到的靜電力大
D.負電荷在B點時受到的靜電力的方向沿B點切線方向
例2　如圖所示，水平面上有一個固定光滑斜面，傾角為45°。現要使一個質量為m，電荷量為q的帶正電小球靜止在斜面上，可以施加不同方向的勻強電場。已知重力加速度為g。
　(1)若場強方向豎直向上，求場強大小E1；
　(2)若場強方向水平向左，求場強大小E2；
　(3)電場朝什么方向時，場強最小，求最小的場強E3。
例3　(2023·江西南昌高二期末)如圖所示，A項中的a、b是以點電荷Q為圓心的圓周上的兩點，B項中的a、b是等量異種電荷連線中垂線上相對于垂足O對稱的兩點，C項中a、b為等量同種電荷連線中垂線上相對于垂足O對稱的兩點；D項中a、b是等量同種電荷連線上相對于中點O對稱的兩點，則a、b兩點場強相同的是(　　)
B
例4　兩個帶等量正電的點電荷，O點為兩電荷連線的中點，a點在連線的中垂線上，若在a點由靜止釋放一個電子，如圖所示，僅在靜電力作用下，關于電子的運動，下列說法正確的是(　　)
C
A.電子在從a點向O點運動的過程中，加速度越來越大，速度越來越大
B.電子在從a點向O點運動的過程中，加速度越來越小，速度越來越大
C.電子運動到O點時，加速度為零，速度最大
D.電子通過O點后，速度越來越小，一直到速度為零為止

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