電場 電場強(qiáng)度 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

9.3電場電場強(qiáng)度問題與目標(biāo)1.知道電場是一種物質(zhì)，了解電場的物質(zhì)性。2.了解電場強(qiáng)度，體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法。能用電場強(qiáng)度描述電場的性質(zhì)，知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。3.能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度的計(jì)算式，并能用此公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。4.知道電場強(qiáng)度的疊加原理，并能應(yīng)用這一原理進(jìn)行簡單的計(jì)算。5.會(huì)用電場線描述電場，學(xué)會(huì)建立電場線這一物理模型，體會(huì)物理模型在研究具體問題時(shí)的重要作用，能用電場線模型分析電場中比較簡單的問題，并得出結(jié)論。在問題分析和論證過程中，能使用證據(jù)說明自己的觀點(diǎn)。6.知道勻強(qiáng)電場的概念。新課引入上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了庫侖定律，請回憶庫侖定律的內(nèi)容是什么？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。這個(gè)規(guī)律叫作庫侖定律。思考討論：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？例如：接觸力：彈力、摩擦力等非接觸力：萬有引力（重力）、磁力、庫侖力等萬有引力的傳遞是通過萬有引力場——電場

磁力的傳遞是通過磁場物體之間的相互作用，有的需要接觸，有的則不需要。那么兩個(gè)電荷之間的相互作用靠什么傳遞呢？新課引入一、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。1.定義：電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì)2.基本性質(zhì)：對放入電場的電荷有力的作用。

注：電場看不見、摸不著的但又客觀存在的特殊物質(zhì)。一、電場3.靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為靜電場。電荷是在與電荷的相互作用中表現(xiàn)出自己的特性的。因此，在研究電場性質(zhì)時(shí)，應(yīng)該將電荷放入電場中，從電荷所受的電場力入手。試探電荷：用來檢驗(yàn)電場是否存在和電場各點(diǎn)的性質(zhì)的電荷場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷試探電荷的電荷量和體積都很小，使它放入后不影響原來要研究的電場試探電荷是為了研究源電荷電場的性質(zhì)而引入的，它的引入不改變源電荷的電場FA

BA+q+Q+q【探究1】如圖，電荷+Q周圍存在電場，把試探電荷+q分別放入電場中A、B兩點(diǎn)，試大致畫出電荷+q受到電場力FA、FB？FB比較FA與FB，關(guān)于A、B兩處的電場有何看法？

電場有強(qiáng)弱、有方向電場的強(qiáng)弱和方向與空間位置有關(guān)

【探究2】電場是一種客觀存在，某一位置的電場應(yīng)該是確定的。尋找一個(gè)不變的量二、電場強(qiáng)度1.場源電荷和試探電荷場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷試探電荷：為了便于研究電場各點(diǎn)性質(zhì)而引入的電荷（電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷）電場：帶電物體另一帶電物體受力+QF+q試探電荷的電荷量q電場力F+q場源電荷試探電荷

E=2.不同位置，場強(qiáng)不同

+2q

+3q

3.E的大小與試探電荷無關(guān)二、電場強(qiáng)度1.場源電荷和試探電荷場源電荷：激發(fā)電場的帶電體所帶的電荷試探電荷：為了便于研究電場各點(diǎn)性質(zhì)而引入的電荷（電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷）2.電場強(qiáng)度

+Q+qAFAEA+Q-qAFAEA4.方向：矢量

規(guī)定某點(diǎn)的電場方向與正電荷在該點(diǎn)的靜電力方向相同，

與負(fù)電荷在該點(diǎn)的靜電力方向相反。如何求點(diǎn)電荷的電場？+QF+q三、點(diǎn)電荷的電場電場強(qiáng)度的疊加問題1：在某一電荷產(chǎn)生的電場中，不同位置的電場強(qiáng)度一般是不同的。那么，電場強(qiáng)度與產(chǎn)生它的場源電荷有什么關(guān)系?

一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處的電場強(qiáng)度為問題2：正、負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的方向有何特點(diǎn)？如果以電荷量為Q的點(diǎn)電荷為中心作一個(gè)球面，則球面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等。當(dāng)Q為正電荷時(shí)，電場強(qiáng)度E的方向沿半徑向外，如圖甲所示；當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí)，電場強(qiáng)度E的方向沿半徑向內(nèi)，如圖乙所示。問題3:如果空間中有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，此時(shí)各點(diǎn)的電場強(qiáng)度是怎樣的呢?兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷對某一個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對這個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力的矢量和。由此可以推理，如果場源是多個(gè)點(diǎn)電荷，則電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于各個(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。例如，圖中P點(diǎn)的電場強(qiáng)度E，等于點(diǎn)電荷Q在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E1與點(diǎn)電荷Q2(為負(fù)電荷)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E2的矢量和。在一個(gè)比較大的帶電體不能看作點(diǎn)電荷的情況下，當(dāng)計(jì)算它的電場時(shí)，可以把它分成若干小塊，只要每個(gè)小塊足夠小，就可以看成點(diǎn)電荷，然后用點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度疊加的方法計(jì)算整個(gè)帶電體的電場?？梢宰C明，一個(gè)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，與一個(gè)位于球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場相同，即式中的r是球心到該點(diǎn)的距離（r>R)，Q為整個(gè)球體所帶的電荷量。球的內(nèi)部的電場強(qiáng)度則處處為0。四、電場強(qiáng)度的疊加如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。這叫做電場的疊加原理。+Q-Q+Q-Q結(jié)論：可以用矢量運(yùn)算的平行四邊形定則求合電場場強(qiáng)。

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。五、電場線五、電場線點(diǎn)電荷的電場線分布實(shí)驗(yàn)?zāi)M：動(dòng)畫模擬：五、電場線等量同種點(diǎn)電荷的電場線分布實(shí)驗(yàn)?zāi)M：動(dòng)畫模擬：O五、電場線等量異種點(diǎn)電荷的電場線分布實(shí)驗(yàn)?zāi)M：動(dòng)畫模擬：O萬丈光芒萬箭穿心心連心手牽手勢不兩立五、電場線點(diǎn)電荷與平行帶電板之間電場線分布導(dǎo)體表面的電場線一定與導(dǎo)體表面垂直．等量異號電荷的平行金屬板的電場線分布除邊緣部分外，兩板間的電場線相互平行，間距相等。勻強(qiáng)電場：如果一個(gè)電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小相等，方向相同，這個(gè)電場就叫勻強(qiáng)電場。1、各條電場線互相平行且間距相等（疏密程度相同）；2、電場線都是直線；勢不兩立1、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為零，此處無電場線．2、中點(diǎn)O附近的電場線非常稀疏，但場強(qiáng)并不為零．3、兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線上)，場強(qiáng)方向總沿面(線)遠(yuǎn)離O(等量正電荷)4、在中垂面(線)上從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強(qiáng)先變強(qiáng)后變?nèi)酰倪B心手牽手1、兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)，電場線方向從正電荷指向負(fù)電荷。連線上，中點(diǎn)場強(qiáng)最小、方向均相同；2、兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(中垂線)上，電場線方向均相同，即場強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(線)垂直．在中垂線上到O點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場強(qiáng)相等（O為兩點(diǎn)電荷連線中心）中垂線上，中點(diǎn)場強(qiáng)最大。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，因此，在中垂面(線)上移動(dòng)電荷時(shí)電場力不做功。六、勻強(qiáng)電場1.概念：各點(diǎn)電場強(qiáng)度大小和方向都相同的電場2.特點(diǎn)：電場方向處處相同，電場線是平行直線場強(qiáng)大小處處相等，電場線疏密程度相同例：兩塊帶電平行板間的電場電場線就是點(diǎn)電荷在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，這個(gè)說法正確嗎？這個(gè)說法是錯(cuò)誤的。電場線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向是速度的方向，而電場線的切線方向是正電荷的受力方向和加速度方向（負(fù)電荷則相反）。什么情況下電場線可以代表物體的運(yùn)動(dòng)軌跡？條件：①電場線是直線；②電荷初速度為零或初速度方向與電場線在同一直線上；③電荷只受電場力作用。(1