電場+電場強度 高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

第九章靜電場及其應用3電場電場強度思考相隔一定距離的電荷間的相互作用力是怎樣發(fā)生的？法拉第磁場“超距作用”場（field）電場觀察實驗“魔法球”點亮燈管電場是怎樣產(chǎn)生的呢？一、電場1.電場：電荷的周圍存在由它產(chǎn)生的電場(electricfield）。靜止電荷靜電場產(chǎn)生A庫侖力F是B所在處的電場對它施加的力BF一、電場2.電場的基本性質(zhì)：電場對場中其它電荷會產(chǎn)生力的作用，叫電場力。ABFF′電荷A電場A電荷B電場B產(chǎn)生產(chǎn)生施力于施力于電場究竟是什么呢？（靜電力）一、電場3.電場的物質(zhì)性：電場是客觀存在的物質(zhì)。電場以及磁場已被證明是一種客觀存在。場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，因而場也是物質(zhì)存在的一種形式。物質(zhì)的存在形式有兩種：一種是實物物質(zhì)，另一種就是場?！纠?】關(guān)于電場，下列說法中正確的是（D）A．電場是電荷周圍空間假想的特殊物質(zhì)B．電場是為了便于研究電荷的運動而引入的理想模型C．電場是虛擬的，現(xiàn)實中不存在的D．電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的【變式1】下列說法中不正確的是（D）A．只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場B．電場是一種物質(zhì)，它與其它物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西C．電荷間相互作用是通過電場而產(chǎn)生，電場最基本的特征是對處在它里面的電荷有力的作用D．電場是人為設(shè)想出來的，其實并不存在思考：研究電場的思路？場源電荷場源電荷電場F(體積小、電量小)試探電荷試探電荷電場試探電荷P1電荷q存在/不存在靜電力FF≠0/F=0思考：如何確定電場的存在呢？電場試探電荷思考：試探電荷受到靜電力的條件是什么呢？P1電荷q存在/不存在靜電力FF≠0/F=0(電場和q)電場試探電荷思考：電場的存在與試探電荷有關(guān)嗎？P1電荷q電場與F、q無關(guān)存在/不存在靜電力FF≠0/F=0(電場和q)F不同電場試探電荷電荷q靜電力F電場與F、q無關(guān)存在/不存在F≠0/F=0(電場和q)q相同思考：如何判斷空間各點電場是否相同呢嗎？P1P2F′靜電力不同說明了什么呢？F不同電場試探電荷電荷q靜電力F電場與F、q無關(guān)存在/不存在F≠0/F=0/F相同不同/相同(電場和q)q相同F(xiàn)大/F小強/弱q相同思考：如何判斷空間各點電場是否相同呢嗎？P1P2F′電場強弱與位置有關(guān)靜電力不同說明了什么呢？F與電場強弱和q有關(guān)qF′FqF不同電場試探電荷電荷q靜電力F電場與F、q無關(guān)存在/不存在F≠0/F=0/F相同不同/相同(電場和q)q相同F(xiàn)大/F小強/弱P1點的電場P2點的電場/2q/3q...q相同/2F/3F.../2q/3q.../2F′/3F′...F=K1qF=K2qK越大，電場越強；K與位置有關(guān)；K與F、q無關(guān)。思考：如何描述電場的強弱呢？P1P2F′能不能用靜電力的大小表示電場的強弱呢？K=Fq猜想電場強弱與位置有關(guān)F與電場強弱和q有關(guān)F不同電場試探電荷電荷q靜電力F電場與F、q無關(guān)存在/不存在F≠0/F=0/F相同不同/相同(電場和q)q相同F(xiàn)大/F小強/弱q相同思考：如何描述電場的強弱呢？rQq1q2F1F2F1=kQq1r2F2=kQq2r2F1q1F2q2==

kQr2qF′FqP1點的電場P2點的電場/2q/3q.../2F/3F.../2q/3q.../2F′/3F′...F=K1qF=K2qK越大，電場越強；K與位置有關(guān)；K與F、q無關(guān)。能不能用靜電力的大小表示電場的強弱呢？K=Fq猜想電場強弱與位置有關(guān)F與電場強弱和q有關(guān)二、電場強度1.定義：放入電場中某點的試探電荷所受的靜電力F與它的電荷量q的比值叫作該點的電場強度(electricfieldstrength），用E表示。2.定義式：E=Fq3.單位：N/C思考：把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向是否相同？+QqF1qF2把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向不相同說明了什么呢？二、電場強度1.定義：放入電場中某點的試探電荷所受的靜電力F與它的電荷量q的比值叫作該點的電場強度(electricfieldstrength），用E表示。2.定義式：E=Fq3.單位：N/C4.標矢性：電場強度是矢量。思考：把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向是否相同？+Q+qF1把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向不相同說明了什么呢？怎樣定義電場強度的方向呢？思考：把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向是否相同？+Q-qF2把同一試探電荷放在點電荷電場中的不同位置，試探電荷受到的靜電力的方向不相同說明了什么呢？怎樣定義電場強度的方向呢？二、電場強度1.定義：放入電場中某點的試探電荷所受的靜電力F與它的電荷量q的比值叫作該點的電場強度(electricfieldstrength），用E表示。2.定義式：E=Fq3.單位：N/C4.標矢性：電場強度是矢量。物理學中規(guī)定，電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所受的靜電力的方向相同?！纠?】在電場中的某一點，當放入正電荷時受到的電場力向右，當放入負電荷時受到的電場力向左，下列說法正確的是（B）A．只有在該點放入電荷時，該點才有電場B．該點的電場方向一定向右C．電場強度的方向與電場力的方向相同D．電場強度方向與所放入的電荷電性有關(guān)a【變式2】關(guān)于電場強度的說法中，正確的是（C）A．根據(jù)定義式E=F/q，說明E與放在該點的點電荷q有關(guān)B．電場強度方向總是跟電荷所受到電場力方向一致C．如果電量為q的負電荷，在電場中某點受到的電場力大小為F，則該點的場強大小等于F/q，但場強方向與F和方向相反D．如果取走放在電場中某點的檢驗電荷，則該點場強也相應變?yōu)榱銡w納小結(jié)E=Fq(E的定義式，與F、q無關(guān))F=qE(F的決定式，由E、q決定)E&F定義方法用物理量之比定義新的物理量。物質(zhì)分類實物物質(zhì)場研究思路通過試探電荷受到的靜電力研究靜電場。思考：研究電場的思路？電場場源電荷試探電荷場源電荷試探電荷F怎樣開始研究呢？從簡單到復雜三、點電荷的電場1.真空中點電荷的電場：E=FqQkQqr2=q=kQr2qr(決定式)(大小)E==kQr2+(方向)FqF′三、點電荷的電場1.真空中點電荷的電場：E=FqQkQqr2=q=kQr2qr(決定式)(大小)E==kQr2+(方向)-EE【例3】如圖所示，a、b兩點位于以正點電荷+Q（Q＞0）為球心的球面上，c點在球面外，則（D）A．a(chǎn)點場強的大小比b點大B．b點場強的大小比c點小C．a(chǎn)點場強跟b點相同D．c點的場強最小+Q1+-Q2E1E2E三、點電荷的電場1.真空中點電荷的電場：E=kQr22.電場強度的疊加：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點電荷單獨存在在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。思考：一般帶電體在空間某點的電場強度如何確定呢？帶電體一個點電荷兩個點電荷多個點電荷疊加一般帶電體疊加疊加電場強度【例4】如圖，豎直面內(nèi)固定的均勻帶電圓環(huán)半徑為R，帶電量為＋Q，在圓環(huán)的最高點用絕緣絲線懸掛一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球(大小不計)，小球在垂直圓環(huán)平面的對稱軸上處于平衡狀態(tài)，小球到圓環(huán)中心O點的距離為R，已知靜電力常量為k，重力加速度為g，R遠大于圓環(huán)線徑。則小球所處位置的電場強度?！咀兪?】如圖所示，A為帶正電荷Q的金屬板，沿金屬板的垂直平分線在距離板r處放一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，小球受水平向右的電場力作用而偏轉(zhuǎn)θ角后靜止。設(shè)小球是用絕緣絲線懸掛于O點，求小球所在處的電場強度。三、點電荷的電場1.真空中點電荷的電場：E=kQr22.電場強度的疊加：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點電荷單獨存在在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。3.一個半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在球的外部產(chǎn)生的電場：QQrPrPE=kQr2（r>R）思考：如何形象描述靜電場中各點電場強度的大小和方向呢？四、電場線1.電場線：為了形象描述電場而引入的假想線。電場線為了形象地描述電場中各點電場強度的強弱及方向，在電場中畫出一些有方向的曲線，曲線上每點的切線方向都跟該點的電場強度方向一致，曲線的疏密表示電場的強弱。這樣的曲線叫電場線。四、電場線1.電場線：為了形象描述電場而引入的假想線。電場線2.描述方法：線的疏密E的大小切線方向E的方向EAEBEC磁感線和電場線都是法拉第提出的，因為簡潔方便，一直沿用至今。猜想：正點電荷的電場線是什么樣的呢？Q+正點電荷電場線分布猜想：負點電荷的電場線是什么樣的呢？-負點電荷電場線分布四、電場線1.電場線：為了形象描述電場而引入的假想線。2.描述方法：3.常見電場的電場線分布_點電荷電場線正點電荷電場線分布負點電荷電場線分布四、電場線1.電場線：為了形象描述電場而引入的假想線。2.描述方法：正點電荷電場線分布負點電荷電場線分布以點電荷中心對稱分布；以點電荷為球心的同一球面上各點場強大小相等，但方向不同；以點電荷為起點的同一射線上各點場強大小不等，但方向相同。特點3.常見電場的電場線分布_點電荷電場線四、電場線1.電場線：為了形象描述電場而引入的假想線。2.描述方法：正點電荷電場線分布負點電荷電場線分布ExO若以點電荷所在位置為坐標原點，向右為場強的正方向，試在上述坐標系中畫出正（或負）點電荷電場強度的分布圖像。3.常見電場的電場線分布_點電荷電場線猜想：如果同時存在等量異種電荷，空間的電場的電場線是如何分布的呢？四、電場線3.常見電場電場線分布_等量異種點電荷電場線以兩點電荷連線及其中垂線“對稱”分布兩電荷所在直線上場強先增后減，再增又減；中垂線上場強先增后減；特點關(guān)于垂足對稱的兩點場強大小相等，方向相同。四、電場線xyOExxO若以兩點電荷連線中點為坐標原點建立如圖所示坐標系，試在上述坐標系中畫出x軸上和y軸上電場強度的分布圖像。3.常見電場電場線分布_等量異種點電荷電場線猜想：如果同時存在等量同種電荷，空間的電場的電場線是如何分布的呢？四、電場線以兩點電荷連線及其中垂線對稱分布兩電荷所在直線上場強先增后減，再增又減；中垂線上場強先增后減；再增又減；特點關(guān)于垂足對稱的兩點場強大小相等，方向相反。3.常見電場電場線分布_等量同種點電荷電場線四、電場線ExxO若以兩點電荷連線中點為坐標原點建立如圖所示坐標系，試在上述坐標系中畫出x軸上和y軸上電場強度的分布圖像。xyO3.常見電場電場線分布_等量同