【公開課】電場和電場強(qiáng)度+課件高二上學(xué)期物理人教版(2019)必修第三冊

岳陽縣第一中學(xué)——閔佳智知識回顧真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷它們又沒有直接接觸，這種相互作用是如何產(chǎn)生的呢？01電場法拉第19世紀(jì)30年代，英國科學(xué)家法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為在電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場。電荷之間通過電場相互作用法拉第提出的是“力線”的概念，“場”是由麥克斯韋等人完善后形成的概念。AA產(chǎn)生的電場BFABFBAB產(chǎn)生的電場電場ABFBAFAB電荷間的相互作用01電場1.定義:電場存在于電荷周圍,是能傳遞電荷間相互作用力的一種特殊物質(zhì)。（電場看不見摸不著,但客觀存在）2.電場的基本性質(zhì):對放入其中的電荷有力的作用，即電場力（也叫靜電力）。3.靜電場:靜止電荷產(chǎn)生的電場。（本章只討論靜止電荷產(chǎn)生的電場）說明2.電場以及磁場已被證明是一種客觀存在。1.只要是帶電體，周圍都能產(chǎn)生電場。電場對于電荷的作用實(shí)際是電場與電場的相互作用。場像分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量，因而場也是物質(zhì)存在的一種形式。不過只有在研究運(yùn)動的電荷，特別是運(yùn)動狀態(tài)迅速變化的電荷時(shí)，上述場的物質(zhì)性才突顯出來。電場對電荷有力的作用，怎樣描述這種作用呢？02電場強(qiáng)度場源電荷(源電荷)試探電荷(檢驗(yàn)電荷)1.場源電荷:激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷叫場源電荷，或源電荷。2.試探電荷:用來檢驗(yàn)電場是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷。電性可正可負(fù)。特點(diǎn):體積足夠小;電荷量足夠小。試探電荷的引入不改變源電荷的電場。思考討論我們能不能直接用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強(qiáng)弱呢？不能，試探電荷所受的靜電力與自身電荷量有關(guān)+Q源電荷試探電荷q2q3q····靜電力F1r試探電荷（電量不同的試探電荷）2F13F1····尋找不變量+Q源電荷試探電荷q2q3q····靜電力F1r試探電荷（電量不同的試探電荷）2F13F1····試探電荷在電場中某點(diǎn)受到的靜電力F與試探電荷的電荷量q

之比是一個(gè)常量。驗(yàn)證推測如圖，在點(diǎn)電荷Q的電場中的P點(diǎn)，放一個(gè)試探電荷q1

，它在電場中受到的靜電力是F1

，根據(jù)庫侖定律：場源電荷Qq1試探電荷pr場源電荷和試探電荷（1）同理，如果把試探電荷換成q2

，它在電場中受到的靜電力是F2

，有（2）02電場強(qiáng)度4.單位：牛每庫（N/C）；伏每米（V/m）；4.物理意義：反映電場強(qiáng)弱和方向的物理量，某點(diǎn)的電場強(qiáng)度數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場力。1.定義：放入電場中某點(diǎn)的試探電荷所受的電場力F與它的電荷量q的比值E與F成正比，與q成反比？(比值定義法)適用于所有電場1V/m=1N/C2.定義式：2.決定式：僅適用于真空中靜止點(diǎn)電荷的電場02電場強(qiáng)度的性質(zhì)矢量性：電場強(qiáng)度也描述電場的方向，是矢量。+Q+qFE+Q-qFE方向：與在該點(diǎn)的正電荷所受電場力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場力的方向相反。唯一性：電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)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(guān)。電場中不同的地方，電場強(qiáng)度一般是不同的。03點(diǎn)電荷的電場點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度的大小：如果以Q為中心作一個(gè)球面，球面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度相等嗎。+-Q

：場源電荷r：電場中點(diǎn)到Q的距離場強(qiáng)對比公式比較內(nèi)容本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式意義及用途給出了一種量度電場強(qiáng)弱的方法指明了點(diǎn)電荷場強(qiáng)大小的決定因素適用范圍一切電場真空中點(diǎn)電荷的電場Q或q意義q表示引入電場的檢驗(yàn)(或試探)電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷的電荷量關(guān)系理解E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q大小無關(guān)E不僅用Q、r來表示，E與Q成正比，與r2成反比04電場強(qiáng)度的疊加電場的疊加原理電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和+Q1-Q2PE1E2E+Q+QE1E2E04電場強(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，與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同。QrPrQP總結(jié)歸納1.電場的基本性質(zhì):對放入其中的電荷有力的作用。4.電場的疊加原理：（矢量和）2.試探電荷：電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷。場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷3.電場強(qiáng)度:定義式：決定式：(比值定義法)適用于所有電場僅適用于真空中靜止點(diǎn)電荷的電場04電場強(qiáng)度的疊加電場的疊加原理電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和+Q1-Q2PE1E2E+Q+QE1E2E知識回顧法拉第采用了一個(gè)簡潔的方法來描述電場，那就是畫電場線(electricfieldline)。電場看不見,摸不著,應(yīng)該如何描述電場？數(shù)學(xué)公式形象地了解和描述電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和方向也很重要。法拉第01電場線···EAEBEC

電場線是畫在電場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)的電場強(qiáng)度方向。(電場線是假想的，在實(shí)際電場中并不存在)(電場是真實(shí)存在，電場線并不存在)01電場線1.畫法:在電場中畫出一些曲線2.表示方法:電場線上任意一點(diǎn)順著電場線的切線方向，表示該點(diǎn)電場強(qiáng)度方向；電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小。正電荷無限遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)負(fù)電荷3.電場線的特點(diǎn)(1)不閉合：電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷；(2)不中斷：在無電荷的區(qū)域內(nèi)不會中斷；(3)電場線不相交、不相切(4)電場線不是帶電粒子的運(yùn)動軌跡。02幾種常見的電場線點(diǎn)電荷的電場萬丈光芒萬箭穿心02幾種常見的電場線點(diǎn)電荷的電場萬丈光芒萬箭穿心3、不存在場強(qiáng)相同的點(diǎn)(即點(diǎn)電荷周圍找不到場強(qiáng)相同的兩點(diǎn))1、近密遠(yuǎn)疏，近大遠(yuǎn)小2、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強(qiáng)大小處處相等，方向不同。02幾種常見的電場線等量異種點(diǎn)電荷的電場線兩電荷的連線上，任一點(diǎn)c與它關(guān)于O點(diǎn)對稱的點(diǎn)d的電場強(qiáng)度相同。O..cd各點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷方向：O點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大，從O點(diǎn)沿兩電荷的連線向兩邊逐漸減小大?。簩ΨQ性：02幾種常見的電場線Oab..中垂線上任一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對稱點(diǎn)b的電場強(qiáng)度大小相等、方向相反等量同種點(diǎn)電荷的電場線兩電荷連線的中垂線上:方向：大?。篛點(diǎn)和無窮遠(yuǎn)處的電場強(qiáng)度均為零，所以在中垂線上，由O點(diǎn)開始，沿中垂線向兩邊電場強(qiáng)度先變大，后逐漸減小對稱性：其它電場線不等量電荷點(diǎn)電荷與導(dǎo)體其它電場線議一議（1）以點(diǎn)電荷向平板作垂線為軸電場線左右對稱（像天女散花或垂柳）（2）電場線的分布情況類似于等量異種電荷的電場線分布，而帶電平板恰為兩電荷連線的垂直平分線（3）在帶電平板表面場強(qiáng)與平板垂直（4）平板表面的電場線和平板垂直。所以在平板表面移動電荷時(shí)，電荷受到的電場力垂直于平板，其電場力不做功。點(diǎn)電荷與帶電平板的電場線的特點(diǎn)：03模擬電場線把奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，再放入電場中，這時(shí)可以發(fā)現(xiàn)碎屑按場強(qiáng)的方向排列起來。03勻強(qiáng)電場1.定義：各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場。2.勻強(qiáng)電場的電場線：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平行金屬板間的電場(忽略邊緣)可以看做勻強(qiáng)電場。小試牛刀如圖，用一條絕緣輕繩懸掛一個(gè)帶正電的小球，小球質(zhì)量為1.0×10-3kg，帶電荷量為2.0×10-8C?，F(xiàn)加水平方向的勻強(qiáng)電場，平衡時(shí)絕緣繩與豎直方向夾角為30°，重力加速度g取10m/s2。（1）求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度；（2）如果剪斷輕繩，求2s末的速度大小。小試牛刀解：（1）小球受到重力、繩子拉力和電場力，（2）剪斷輕繩，小球做勻加速直線運(yùn)動，mgtan30°＝qE根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系v=at小試牛刀如圖，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，Q1為4.0×10-8C、Q2為-1.0×10-8C，分別固定在x軸的坐標(biāo)為0和6cm的位置上。（1）x軸上哪個(gè)位置的電場強(qiáng)度為0？（2）x軸上哪些位置的電場強(qiáng)度的方向是沿x軸的正方向的？小試牛刀由Q1為正電荷、Q2為負(fù)電荷可知，電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)應(yīng)該在連線的外側(cè)，又因Q1較大，這個(gè)點(diǎn)應(yīng)該在Q2的右側(cè)。設(shè)電場強(qiáng)度為零的位置距Q1為r1，距Q2為r2，r2-r1＝6cm＝0.06m聯(lián)立解得：r1＝12cm＝0.12m小試牛刀在Q1Q2之間，正電荷Q1和負(fù)電荷Q2在該處產(chǎn)生的場強(qiáng)方向沿x軸正方向，根據(jù)場強(qiáng)公式得x坐標(biāo)軸6cm＜x＜12cm區(qū)域，電場強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向。在Q1左側(cè)即x＜0區(qū)域里，Q1電場強(qiáng)度向負(fù)方向，Q2電場強(qiáng)度向正方向，且Q1的電場強(qiáng)度比Q2大，合電場強(qiáng)度向x軸負(fù)方向。