1、3.3. 电场电场 电场强度电场强度 问题导入：问题导入： 通过起电机使人体带电，人的通过起电机使人体带电，人的 头发会竖起散开。为什么会出现头发会竖起散开。为什么会出现 这样的现象？你会解释产生这一这样的现象？你会解释产生这一 现象的原因吗？现象的原因吗？ 知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定义新 物理量的方法。会用电场线描述电场。物理量的方法。会用电场线描述电场。 1.1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，知道场与实物是物质存在的知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，知道场与实物是物质存在的 两种不同形式。（物理观
2、念）两种不同形式。（物理观念） 2.2.体会用比值法定义物理量的方法，理解电场强度的定义、公式、单位、体会用比值法定义物理量的方法，理解电场强度的定义、公式、单位、 方向。（科学思维）方向。（科学思维） 3.3.能推导点电荷的电场强度公式，并能进行有关的计算，知道电场强度的能推导点电荷的电场强度公式，并能进行有关的计算，知道电场强度的 叠加原理。叠加原理。 （科学思维）（科学思维） 4.4.知道电场线的物理意义。会用电场线描述电场的强弱和方向。知道电场线的物理意义。会用电场线描述电场的强弱和方向。 （物理观（物理观 念）念） 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知
3、识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 一、电场一、电场 1.1.定义：电荷周围存在着的一种传递电荷间相互作用的定义：电荷周围存在着的一种传递电荷间相互作用的 特殊物质，称为电场。特殊物质，称为电场。 静电荷产生的电场叫做静电场。静电荷产生的电场叫做静电场。 2.2.电场的力的性质：电场对处在其中的电荷有力的作用；电场的力的性质：电场对处在其中的电荷有力的作用； 3.3.物质性：场是物质存在的一种形式，即场是客观存在的。物质性：场是物质存在的一种形式，即场是客观存在的。 A A A产生的电场产生的电场 B B B受到的力是受到的力是A A产生的电产生的电 场对场对B
4、 B的作用力的作用力 B F F B产生的电场产生的电场 A A受到的力是受到的力是B B产生的电产生的电 场对场对A A的作用力的作用力 A 场源电荷：产生电场的电荷场源电荷：产生电场的电荷 检验电荷：检验是否存在电场或检验电场强弱检验电荷：检验是否存在电场或检验电场强弱 分布状况的电荷分布状况的电荷 要求：检验电荷的电荷量及尺寸必须充分小，要求：检验电荷的电荷量及尺寸必须充分小， 对场源电荷的电荷分布不产生明显的影响对场源电荷的电荷分布不产生明显的影响 【演示实验演示实验】同一同一点电荷在电场的点电荷在电场的不同位置不同位置的受力情况的受力情况 结论：离场源电荷越远，电场的力的本领越小，即
5、电场越弱结论：离场源电荷越远，电场的力的本领越小，即电场越弱 二、电场强度二、电场强度 +Q Q F3 +q +q +q 猜想：能否用电场力的大小猜想：能否用电场力的大小 表示电场的强弱？表示电场的强弱？ 在电场中的同一点，不同的电荷，受到的静电力也不相同。在电场中的同一点，不同的电荷，受到的静电力也不相同。 即：静电力的大小不仅与电荷所处位置有关，还与检验电荷即：静电力的大小不仅与电荷所处位置有关，还与检验电荷q的带的带 电量有关。电量有关。 也就是说：静电力大处，电场不一定强。也就是说：静电力大处，电场不一定强。 +Q Q F3 +10q +q 启迪：描述电场强弱的物理量不能与检验电荷启迪
6、：描述电场强弱的物理量不能与检验电荷q有关。有关。 假设在假设在A A点，放入一个检验电荷点，放入一个检验电荷q q1 1, ,受到的静电力是受到的静电力是F F1 1 Q Q 1 q 1 2q 1 F 1 2F A 在在A A点，再放入一个检验电荷点，再放入一个检验电荷q q1 1, ,受到的静电力也是受到的静电力也是F F1 1 这样相当于在这样相当于在A A放入一个电荷放入一个电荷2q2q1 1，受到的静电力为，受到的静电力为2F2F1 1 Q 1 3q 1 3F 在在A点，再放入一个检验电荷点，再放入一个检验电荷q1,受到的静电力也是受到的静电力也是F1 依次类推，可以发现：静电力大小
7、依次类推，可以发现：静电力大小F与检验电荷的电与检验电荷的电 荷量荷量q成正比成正比 其中其中k 为比例系数，与为比例系数，与F、q无关：无关： 其关系式：其关系式： 即：即： 凡是凡是k大处，即：“大处，即：“ ”大处，对于同一电荷，所受静电力就是大，”大处，对于同一电荷，所受静电力就是大， 且与检验电荷且与检验电荷q无关，与位置有关。无关，与位置有关。 =F kq F k q F q 可见：比值可见：比值“ ”“ ”能够描述电场的力的性质，我们引能够描述电场的力的性质，我们引 入一个新的物理量入一个新的物理量“电场强度电场强度”来表示它。”来表示它。 【探究结论探究结论】 F q 1.1.
8、电场强度：放入电场中某点的电荷所受的力电场强度：放入电场中某点的电荷所受的力F F与它的电与它的电 荷量荷量q q的比值，叫作这点的电场强度（场强）。的比值，叫作这点的电场强度（场强）。 2.2.公式：公式： 3.3.单位：牛每库（单位：牛每库（N/CN/C）；伏每米（）；伏每米（V/mV/m）；）；1V/m=1N/C1V/m=1N/C。 4.4.方向：电场强度是方向：电场强度是矢量。矢量。其方向跟正电荷在该点所受其方向跟正电荷在该点所受 的静电力的方向相同；跟负电荷在该点所受的静电力的方向的静电力的方向相同；跟负电荷在该点所受的静电力的方向 相反。相反。 电场强度电场强度 F E q （3
9、3）电场强度由电场本身的性质决定，与试探电荷是否存）电场强度由电场本身的性质决定，与试探电荷是否存 在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。 （1 1） 为定义式，适用于一切电场。为定义式，适用于一切电场。 （2 2）物理意义：反映电场强弱和方向的物理量。）物理意义：反映电场强弱和方向的物理量。 （4 4）电场力：）电场力： 5.5.说明：说明： F E q qEF 三、点电荷的电场三、点电荷的电场 电场强度的叠加电场强度的叠加 问题：点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场问题：点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场 有什么特点呢？有
10、什么特点呢？ Q rq 式中式中Q Q是场源电荷大小，如是场源电荷大小，如 果以果以Q Q为中心作一个球面，则为中心作一个球面，则 球面上各点的电场强度大小相球面上各点的电场强度大小相 等，但方向不同。等，但方向不同。 【探究结论探究结论】 在点电荷的电场中能否找到电场强度完全相同的几个不同的点？在点电荷的电场中能否找到电场强度完全相同的几个不同的点？ F E q 2 Qq Fk r 2 Q Ek r 正点电荷的电场正点电荷的电场 负点电荷的电场负点电荷的电场 F E q 2 Q Ek r 和和 的区别的区别： 适用范围适用范围 电荷的意义电荷的意义 定义式，适用定义式，适用 于一切电场于一切
11、电场 仅对点电荷的仅对点电荷的 电场适用电场适用 q q是检验电荷，但是检验电荷，但E E与与 q q无关无关 Q Q是场源电荷，是场源电荷， E E与与Q Q成正比成正比 【归纳总结归纳总结】 F E q 2 Q Ek r 电场强度的叠加电场强度的叠加 如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？ 电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点 产生的电场强度的矢量和。产生的电场强度的矢量和。 P 1 Q 2 Q E 1 E P P点的电场强度，等于点的电场强
12、度，等于+ +Q Q1 1在该点产生在该点产生 的电场强度的电场强度E E1 1与与- -Q Q2 2在该点产生的电场强度在该点产生的电场强度 E E2 2的矢量和。的矢量和。 2 E 一个比较大的带电物体不能看作点电荷。一个比较大的带电物体不能看作点电荷。 在计算它的电场时，可以把它分为若干小块，只要每个小块足够在计算它的电场时，可以把它分为若干小块，只要每个小块足够 小，就可以把每小块所带的电荷看成点电荷，然后用点电荷电场强度小，就可以把每小块所带的电荷看成点电荷，然后用点电荷电场强度 叠加的方法计算整个带电体的电场。叠加的方法计算整个带电体的电场。 r r Q 一个半径为一个半径为R R
13、的均匀带电球体（或球壳）的均匀带电球体（或球壳） 在外部产生的电场，与一个位于球心的、电在外部产生的电场，与一个位于球心的、电 荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各 点的电场强度：点的电场强度： 当当r r R R时时，Q Q是整个球体所带的电荷量是整个球体所带的电荷量 Q 2 Q Ek r 例例1 1：关于电场强度，下列说法正确的是：关于电场强度，下列说法正确的是( )( ) A.A. 中，若中，若q q减半，则该处的场强变为原来的减半，则该处的场强变为原来的2 2倍倍 B.B. 中，中，E E与与Q Q成正比，而与成正比，而与r r的的平方成反比平方
14、成反比 C.C.在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面上，各点的场强均相同为半径的球面上，各点的场强均相同 D.D.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向 F E q 2 kQ E r 解析：解析：选选B B。场强。场强E E与与q q无关，无关，A A错。以一个点电荷为球心，错。以一个点电荷为球心，r r为为 半径的球面上，各点的场强大小相等、方向不相同，半径的球面上，各点的场强大小相等、方向不相同，C C错。电场中错。电场中 某点的场强方向就是该点所放正电荷受到的电场力的方向，某点的场强方向就是该
15、点所放正电荷受到的电场力的方向，D D错。错。 B B 四、电场线四、电场线 我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？ 电场线：电场线： 电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切 线方向表示该点的电场强度方向。线方向表示该点的电场强度方向。 1.1.地位：形象地、直观地描述电场的一种工具、模型。地位：形象地、直观地描述电场的一种工具、模型。 注意：电场线根本不存在。注意：电场线根本不存在。 2.2.特点特点： （1 1）线上每点的切线方向代表电场强度的方向。）线上每点的切线方向代表电场强度的
16、方向。 （2 2）同一幅图中，电场线的疏密表示电场强度的大小。）同一幅图中，电场线的疏密表示电场强度的大小。 （3 3）起止：起于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处。）起止：起于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处。 （4 4）电场线不相交，不相切，静电场的电场线不闭合。）电场线不相交，不相切，静电场的电场线不闭合。 正点电荷的电场线正点电荷的电场线 负点电荷的电场线负点电荷的电场线 等量同种点电荷的电场线等量同种点电荷的电场线 等量异种点电荷的电场线等量异种点电荷的电场线 等量异种点电荷的电场线等量异种点电荷的电场线 等量同种点电荷的电场线等量同种点电荷的电场线 演示实验演示实验 五、
17、匀强电场五、匀强电场 电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这种电场电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这种电场 叫做叫做匀强电场匀强电场。 例例2 2：如图是静电场的一部分电场线的分布，下列：如图是静电场的一部分电场线的分布，下列 说法正确的是（说法正确的是（ ） A.A.这个电场只可能是负电荷的电场这个电场只可能是负电荷的电场 B.B.点电荷点电荷q q在在A A、B B两处受到的电场力两处受到的电场力F FB BFFA A C.C.点电荷点电荷q q在在A A、B B两处的加速度大小两处的加速度大小a aA AaaB B（不计重力）（不计重力） D.D.负电荷在负电荷在B B点处受
18、到的电场力方向为点处受到的电场力方向为B B点切线方向点切线方向 A B B B 点电荷点电荷 电场电场 等量同种等量同种 点电荷点电荷 等量异种等量异种 点电荷点电荷 产生产生 电场线电场线 定义式定义式 F E q 适用一切适用一切 电场电场 q是试探电是试探电 荷电荷量荷电荷量 2 Q Ek r 决定式决定式 适用真空适用真空 中点电荷中点电荷 Q是场源是场源 电荷电荷 定量描述定量描述 矢量叠加矢量叠加 电场强度电场强度 1.1.电场强度的定义式为电场强度的定义式为 ，则（，则（ ） A.A.它只适用于点电荷产生的电场它只适用于点电荷产生的电场 B.B.无论检验电荷的无论检验电荷的q
19、q值如何变化，值如何变化，F F与与q q的比值对电场中同一点来讲是的比值对电场中同一点来讲是 不变的不变的 C.C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比 D.D.场强方向与检验电荷的极性有关场强方向与检验电荷的极性有关 B B F E q 2.2.下列关于场强的说法中正确的是下列关于场强的说法中正确的是 ( )( ) A.A.公式公式 不只适用于真空中的电场不只适用于真空中的电场 B.B.公式公式 中的中的Q Q是放入电场中的试探电荷的电量是放入电场中的试探电荷的电量 C.C.在一个以点电荷在一个以点电荷Q Q为中心，为
20、中心，r r为半径的球面上，各处的场强都相同为半径的球面上，各处的场强都相同 D.D.空间某点的电场强度空间某点的电场强度E E与放在该处的试探电荷所受的电场力与放在该处的试探电荷所受的电场力F F成正成正 比，与试探电荷的电荷量比，与试探电荷的电荷量q q成反比成反比 A A F E q 2 kQ E r 3.3.如图，电荷量为如图，电荷量为q q1 1和和q q2 2的两个点电荷分别位于的两个点电荷分别位于P P点和点和Q Q点。己知点。己知 在在P P、Q Q连线上某点连线上某点R R处的电场强度为零，且处的电场强度为零，且PR=2RQPR=2RQ，则（，则（ ） A. qA. q1 1
21、=2q=2q2 2 B.qB.q1 1=4q=4q2 2 C Cq q1 1- -2q2q2 2 D.qD.q1 1= =- -4q4q2 2 B B 4.4.（多选）（多选）如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场 线，在这条直线上有线，在这条直线上有a a、b b两点，用两点，用E Ea a、E Eb b表示表示a a、b b两点电场强两点电场强 度的大小，则度的大小，则( )( ) A.aA.a、b b两点的场强的方向相同两点的场强的方向相同 B.B.电场线是直线，可知电场线是直线，可知E Ea a=E=Eb b C.C.不知不知a a、b
22、 b附近的电场线分布，故附近的电场线分布，故E Ea a、E Eb b的大小不能确定的大小不能确定 D.D.电场线从电场线从a a指向指向b b，所以，所以E Ea aEEb b ACAC a a b b 5 5. .（20192019全国卷全国卷I I）如图如图, ,空间存在一方向水平向右的匀强电空间存在一方向水平向右的匀强电 场场, ,两个带电小球两个带电小球P P和和Q Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下, ,两两 细绳都恰好与天花板垂直细绳都恰好与天花板垂直, ,则则 ( ( ) ) D D A.PA.P和和Q Q都带正电荷都带正电荷 B.PB.P和和Q Q都带负电荷都带负电荷 C.PC.P带正电荷带正电荷,Q,Q带负电荷带负电荷 D.PD.P带负电荷带负电荷,Q,Q带正电荷带正电荷 人的一生得失总是相对的。在得意时保 持一份清醒、平和，才能把握机遇；在失意 时多一份忍耐、自信，才能争取未来。
