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1、3.电场电场强度第九章 静电场及其应用3.电场电场强度生活中的两类力：1通过接触而产生的力（例：弹力、摩擦力）2没有直接接触就产生的力（例：重力、库仑力）思考1：抛体运动中，在空中物体依然受重力，力是通过什么传递的？重力场（引力场）重力场（引力场）思考2：两个带正电的小球A、B互相排斥，电荷间的相互作用力是通过什么作用的？思考3：通过起电机使人体带电，为什么头发竖起散开？电场电场F1F2电荷q1在其周围产生电场，放在此电场中的电荷q2受到电荷电荷q1的的电场电场施加的力F2。交流讨论1.如图所示，F1和F2为电荷q1和q2间相互作用的库仑力，那么F1和F2各是怎样产生的？q1q2电荷q2在其周
2、围产生电场，放在此电场中的电荷q1受到电荷电荷q2的的电场电场施加的力F1。3.电场的基本性质是什么？2.谁提出了电荷周围存在着由它产生的电场？法拉第法拉第 (英国科学家)电场对放入其中的电荷电荷有力力的作用。梳理深化1.电场：在电荷的周围存在着由它产生的电场。2.电场是由法拉第提出的。3.电荷之间通过电场相互作用。4.电场是客观存在的一种物质。5.静电场：静止电荷产生的电场。例1下列有关电场的说法中不正确的是（）A.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B.电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的意志而存在的C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的D.电场只对静止的电荷有力的作用D巩
3、固提升交流讨论1.用什么可以检验空间是否存在看不见又摸不着的电场？从静电力入手，引入试探电荷 用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷。电荷量很小 不影响原电场。体积很小 可以当作质点、点电荷。2.想要知道电场的强弱，需要在电场中放入电荷，该电荷不能对原电场产生影响，那对于该电荷有怎样的要求？试探电荷特点：3.实验现象：试探电荷q在距场源电荷Q较近的A点，受到的静电力大；在距Q较远的B点，受到的静电力小。分析：同一试探电荷q在电场中的不同点受到的静电力的大小是_的。激发电场的带电体所带的电荷叫作场源电荷（或源电荷）。不同不同QqqAB4.实验数据：场源电荷场源电荷试探电荷试探电荷位置电荷量静
4、电力QP点（与电荷Q的距离为r）qF2q2F3q3F分析：Q产生的电场中同一点的电场强度与放入其中的q_关；能否用静电力的大小表示电场的强弱？QPqr无无不能不能是不是只有试探电荷q存在时，电场才存在？是否静电力越大说明电场越强？F与q成正比，即F与q的比值为定值。电场由场源电荷场源电荷产生，与试探电荷的存在与否没有关系。电场强度只跟试探电荷在电场中的位置位置有关，跟试探电荷的电荷量和静电力无关，它反映了电场本身的一种性质电场本身的一种性质。5.电荷在电场中某点受到的静电力F与电荷所带电荷量q有什么关系？电场强度（）是比值法定义的物理量。6.比值法定义的特点是什么？请结合密度，电阻的公式加以说
5、明。比值法定义的特点是被定义的物理量与作为比值的两个量无关，只取决于物质、电阻、电场本身的性质。梳理深化1.试探电荷：为了从静电力入手研究电场的性质，应该将一个电荷量和体积都很小的电荷放入电场中。这种电荷叫作试探电荷。试探电荷的特点：电荷量很小 不影响原来要研究的电场；体积很小 可以当作质点、点电荷，便于研究。2.场源电荷（或源电荷）：激发电场的带电体所带的电荷。3.电场强度放入电场中某点的电荷受到的静电力F与它的电荷量q的比值，叫作该点的电场强度，用 E 表示。公式：单位：方向：与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受的静电力的方向相反。N/C3.电场强度物理意义：反映电场的
6、强弱。唯一性：电场中某点的电场强度是唯一的，是由电场本身的性质，即形成电场的场源电荷与空间位置决定的。电场中某点的电场强度等于F与q的比值（比值定义法），但与F、q均无关。巩固提升例2如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q12.0108 C 的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0106 N，方向如图，求B处的电场强度。如果换用一个q24.0107 C 的电荷放在B点，求q2受到的静电力、此时B处的电场强度。B处电场强度方向与F1方向相反。B处电场强度大小、方向不变。F2的方向与B处电场强度的方向相同，与F1方向相反。（1）已知 q12.0108 C，F14.0106
7、N，求EB。（2）已知 q24.0107 C，求F2，EB。解：练习2如图所示，在O点固定一点电荷Q，在M点放一点电荷q1.01010 C。测得Q对q的作用力 F1.0108 N，方向沿直线指向O。（1）求点电荷Q在M点的电场强度的大小、方向。（2）拿走q，M点的电场强度如何变化？解：（1），方向沿直线指向O。（2）拿走q，M点的电场强度不变。E交流讨论1.如图所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？Qqr电荷电荷Q（场源电荷）的电荷量多少、距离。的电荷量多少、距离。交流讨论E2.某点电荷Q周围的
8、电场强度大小与什么有关？Qqr3.如果以点电荷Q为中心，r为半径作一球面，球面上各点的电场强度是否相同？但方向不同方向不同 电场强度不同。Q为为正正电荷，电场强度的方向电荷，电场强度的方向背离背离电荷；电荷；Q为为负负电荷，电场强度的方向电荷，电场强度的方向指向指向电荷。电荷。-+球面上各点的电场强度 大小相等大小相等，4.如果两个电荷量相等的正点电荷Q1、Q2放在如图所示的位置，则q所在位置的电场的电场强度大小和方向是怎样的？Q1qrQ2rE1E2E矢量和6.电场强度的叠加原理适用于点电荷的电场，是否也适用于其他带电体的电场的电场强度叠加？等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和矢量
9、和。电场强度的叠加具有普遍性普遍性，适用于任何电场任何电场的电场强度叠加，遵循平行四边形定则平行四边形定则。5.若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度如何计算？与一个位于球心球心、电荷量相等电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。7.如何求解电荷分布均匀的球体外部某点的电场强度？qrQ分成若干小块（可看成点电荷），用各点电荷的电场强度叠加电场强度叠加计算。等效QqrR r是球心球心到该点的距离梳理深化1.点电荷的电场点电荷Q 的电场中任意点的电场强度的大小，与点电荷的电荷量成正比，与该点到点电荷距离的平方成反比。公式：方向：Q 为正电荷，E 的方向沿半径向外；Q 为负电荷，
10、E 的方向沿半径向内。（k 是静电力常量，Q 是场源电荷的电荷量）2.电场强度的定义式与点电荷的场强公式的区别公式本质意义及用途 适用范围Q或q意义关系理解定义式决定式一种量度电场强弱的方法指明点电荷场强大小的决定因素一切电场真空中点电荷的电场q试探电荷的电荷量Q场源电荷的电荷量E用表示，但E与F、q无关E不仅用Q、r来表示，且EQ，E 13.电场强度的叠加若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。场强的叠加遵循平行四边形定则。4.均匀带电球体（或球壳）在球外部产生的电场与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。例
11、3下列说法中正确的是（）A.电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比B.电场中某点的电场强度大小等于 ，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关C.场中某点的电场强度方向是试探电荷在该点的受力方向D.公式 和 对于任何电场都是适用的B巩固提升练习3下列关于电场强度的说法中，正确的是（）A.公式 只适用于真空中点电荷产生的电场B.由公式 可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的静电力F成正比C练习3下列关于电场强度的说法中，正确的是（）C.在公式 中，是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的电场强度大小；而 是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处
12、的电场强度大小D.由公式 可知，在离带电体非常近的地方（r0），电场强度E无穷大E1E2E例4如图所示，真空中平面直角坐标系 xOy上的A、B、C三点构成等边三角形，边长L2.0 m。若将电荷量均为q2.0106 C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2。求：C点的电场强度的大小和方向。代入数据得电场强度的大小E7.8103 N/C电场强度E的方向沿y轴正方向。解：练习4（多选）如图所示，在 y 轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷Q，在 x 轴上C点有点电荷Q，且COOD，ADO60，则下列判断正确的是（）AO点电场强度为零BD点电场强度为零C若点电
13、荷q从O点向C点运动，动能减少D若点电荷q从O点向C点运动，动能减少BD交流讨论1.电荷周围存在着电场，但看不见、摸不着，法拉第采用了_的方法来形象地描述电场。画电场线画电场线实验模拟点电荷点电荷的电场线实验模拟等量异种电荷异种电荷的电场线2.在实验室，描述电场的电场线可以用实验模拟出其形状，这能否说明电场线是实际存在的线？电场是一种特殊的物质，无形无体，充满它所在的空间。电场线是假想的，电场才是客观存在的。电场线是假想的，电场才是客观存在的。实验显示的是带电体在电场中受到静电力所表现出来的位置改变在引入电场线时，抓住“静电静电力力”这一根本属性。可以用实验来模拟电场线的形状，并不说明电场线是
14、客观存在的3.如图所示为点电荷的电场线，根据点电荷电场强度的计算式，分析电场线的什么表示电场强度的大小？实验模拟点电荷点电荷的电场线点电荷的电场线呈辐射状3.如图所示为点电荷的电场线，根据点电荷电场强度的计算式，分析电场线的什么表示电场强度的大小？距离点电荷越近的区域电场强度越大越大电场线的疏密疏密表示电场强度的大小。距离点电荷越近的区域电场线越密集越密集4.根据电场强度的叠加规律分析，电场线的什么表示电场强度的方向？两条电场线能相交吗？电场线是闭合曲线吗？等量异种电荷的电场线等量正电荷的电场线E2E1E3电场线不会相交不会相交，不会相切不会相切。电场线上某点的切线方向切线方向表示该点电场强度
15、的方向。E2E1E3电场线不是闭合曲线：静电场的电场线起于正电荷或无限远，起于正电荷或无限远，止于无限远或负电荷止于无限远或负电荷。5.根据以上分析，总结电场线的特征：电场线是假想假想的，实际电场中并不存在。电场线密密的地方电场强度大大，电场线疏疏的地方电场强度小小。电场线不是闭合曲线：静电场的电场线起于正电荷或无限远起于正电荷或无限远，止于无限远或负电荷止于无限远或负电荷。电场线上每一点的切线方向切线方向，都和该点的电场强度方向一致。电场线不会相交不会相交，也不会相切不会相切。6.点电荷的电场强度有何特点？点电荷形成的电场中，不存在不存在电场强度相同的点。若以点电荷为球心作一个球面，电场线处
16、处与球面垂直垂直。在此球面上场强大小处处相等大小处处相等，方向各不相同。7.等量异号点电荷电场的电场强度有何特点？沿电场线方向，电场强度先变小再变大。中点处电场强度最小。（1）两点电荷连线上各点）两点电荷连线上各点从正电荷指向负电荷。方向：大小：从中点到无限远，电场强度一直减小。中点处电场强度最大。（2）两点电荷连线的中垂面（或中垂线）上各点）两点电荷连线的中垂面（或中垂线）上各点7.等量异号点电荷电场的电场强度有何特点？与中垂面（或线）垂直且指向负点电荷一侧。方向：大小：8.等量正点电荷的电场的电场强度有何特点？（1）两点电荷连线上各点）两点电荷连线上各点指向中点。方向：大小：中点向两侧电场
17、强度逐渐增大。中点电场强度为零。（2）两点电荷连线的中垂面（或中垂线）上各点）两点电荷连线的中垂面（或中垂线）上各点8.等量正点电荷的电场的电场强度有何特点？背离中点。方向：大小：中点处电场强度为零。从中点到无限远，电场强度先变大后变小。不一定相同。不一定相同。电场线 假想曲线 运动轨迹电场线是直线带电粒子只受静电力作用或合力方向沿电场线所在直线初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线特殊情况：运动轨迹和电场线重合EFv09.电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹相同吗？梳理深化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。在同一幅图中，用电场线的疏密来比较各点
18、电场强度的大小。1.电场线2.电场线的特点电场线是假想的，实际电场中并不存在。电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小。电场线不是闭合曲线：静电场的电场线起于正电荷或无限远，止于无限远或负电荷。电场线上每一点的切线方向，都和该点的电场强度方向一致。电场线不会相交，也不会相切。3.几种常见电场的电场线点电荷等量异种点电荷等量同种（正）点电荷比较项目电场线分布连线上电场强度大小中垂线上电场强度大小关于O点对称点的电场强度等量异种点电荷等量同种（正）点电荷AABBOA ABBOO点最小，向两边逐渐变大O点为零，向两边逐渐变大O点最大，向两边逐渐变小O点为零，向两边先变大后变小等大同向等大反
19、向B巩固提升例5如图所示是某静电场的一部分电场线的分布情况，下列说法中正确的是（）A.这个电场可能是负点电荷的电场B.点电荷 q 在 A 点处受到的静电力比在 B 点处受到的静电力大C.负电荷在 B 点处受到的静电力的方向沿电场线的切线方向D.点电荷 q 在 A 点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小（不计重力）练习5某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是（）A.c 点的电场强度大于 b 点的电场强度B.若将一试探电荷q 由 a 点静止释放，它将沿电场线运动到 b 点C.b 点的电场强度大于 d 点的电场强度D.a 点和 b 点的电场强度的方向相同C例6如图所示，M、N 为两个等量同种
20、电荷，在其连线的中垂线上的 P 点放一静止的负点电荷q，不计重力，下列说法中正确的是（）A.点电荷在从 P 到 O 的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B.点电荷在从 P 到 O 的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C.点电荷运动到 O 点时加速度为零，速度达到最大值D.点电荷越过 O 点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零C练习6如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由AOB匀速飞过，电子的重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是（）A先变大后变小，方向水平向左B先变大后变小，方向水平向右C先变小后变大，方向水平向左D先变小后变大，方向水平向右B交流讨论如图所
21、示为实验模拟两带等量异种电荷的平行金属板间的电场线，根据电场线的特点，此电场有何特点？电场线是间隔相等的平行线，疏密程度一样。此电场中各点的电场强度的大小相等，方向相同。梳理深化1.匀强电场2.匀强电场的电场线如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。间隔相等的平行线。C巩固提升例7如图所示，各电场中 A、B 两点电场强度相同的是（）CD练习7（多选）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有 a、b两点，已知 a、b 两点在同一竖直平面内，但不在同一电场线上，一个带电小球在重力和静电力作用下由 a 点运动到 b 点，在这一运动过程中，以下判断正确的是（）A带电小球的动能可能保持不变B带电小球运动的轨迹一定是直线C带电小球做的一定是匀变速运动D带电小球在a点的速度可能为零 1 2 3匀强电场电场强度的大小和方向都相同 4 5点电荷的电场 电场强度的叠加（平行四边形定则）电场线特点、几种特殊的电场电场客观存在的一种物质电场强度矢量