第九章靜電場及其應(yīng)用第三節(jié)電場電場強(qiáng)度電場01電場強(qiáng)度02點(diǎn)電荷的電場03電場強(qiáng)度的疊加04電場線05勻強(qiáng)電場06相隔一定距離的電荷間可以發(fā)生力的作用。電荷間的相互作用是通過什么發(fā)生的？通過起電機(jī)使人體帶電，蛋撻殼為什么飛？人的頭發(fā)會豎起并散開。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？新課導(dǎo)入電場PART01

如圖，帶正電的帶電體C置于鐵架臺旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置。帶電體C與小球間的作用力會隨距離的不同怎樣改變呢？（2）電荷之間作用力的大小與哪些因素有關(guān)？（1）在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力又會怎樣變化？問題提出19世紀(jì)30年代，英國科學(xué)家法拉第提出：在電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場（electricfield)。法拉第BAF處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場給予的。電場BAFF產(chǎn)生施力于電場B施力于產(chǎn)生電場A電荷A電荷B電場對場中的其它電荷產(chǎn)生力的作用電場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)。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。B電荷A電荷電場3.靜電場:靜止電荷產(chǎn)生的電場。電場（2）電場以及磁場已被證明是一種客觀存在。場具有能量，也是物質(zhì)存在的一種形式。4.說明：（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。電場對電荷有力的作用，怎樣描述這種作用呢？電場電場強(qiáng)度PART02+Q場源電荷(源電荷)試探電荷(檢驗(yàn)電荷)q1.試探電荷(1)定義:用來檢驗(yàn)電場是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷，叫試探電荷。(2)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。2.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。電場強(qiáng)度觀察下圖，連接小球的細(xì)繩與豎直方向的夾角不同，離電荷Q越遠(yuǎn)，夾角越小，這說明了什么問題？電場的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)呢？P1P2P3ABCqqq電

場

中+同一試探電荷在電場中不同位置受力不同電場對電荷的作用力與電荷的位置有關(guān)電場強(qiáng)度+q2q1P1在電場中的同一位置，由于小球所帶電荷量不同，所受的電場力不同。說明不能用電場力來反映電場的性質(zhì)。不同試探電荷受到的電場力與試探電荷的電量有關(guān)電場強(qiáng)度尋找一個不變的量進(jìn)一步研究表明：對于電場中的同一點(diǎn)，試探電荷受到的電場力與其電荷量的比值是一定的。電場強(qiáng)度3.單位：牛每庫，符號N/C4.物理意義：反映電場強(qiáng)弱的物理量，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？2.定義式：

(比值定義法)電場強(qiáng)度5.電場強(qiáng)度的方向+Q+qFE+Q-qFE按照這個規(guī)定：負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力的方向跟該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相反。物理學(xué)中規(guī)定，電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同。電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度的兩個性質(zhì)1.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。2.矢量性：電場強(qiáng)度也描述電場的方向，是矢量，其方向與在該點(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。電場強(qiáng)度點(diǎn)電荷是最簡單的場源電荷，它激發(fā)的電場有什么特點(diǎn)呢？點(diǎn)電荷的電場PART03點(diǎn)電荷激發(fā)的電場如果以Q為中心作一個球面，則球面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等。+-Q

：場源電荷r：電場中點(diǎn)到Q的距離點(diǎn)電荷的電場兩個場強(qiáng)公式對比電場強(qiáng)度的疊加PART04電場強(qiáng)度的疊加：電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。如果場源電荷不只是一個點(diǎn)電荷，那么電場強(qiáng)度又是多少呢？+1Q2QP1E2E1E2E+1Q2QPEE獨(dú)立性：同一空間內(nèi)各個場強(qiáng)對電荷的作用互不影響。兩個點(diǎn)電荷場強(qiáng)的疊加電場強(qiáng)度的運(yùn)算遵循平行四邊形定則+Q-QE1E2E+Q+QE1E1E2E2E場強(qiáng)的疊加的規(guī)律一個半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場，與一個位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場相同。QrPrQP帶電球體的場強(qiáng)電場看不見,摸不著,除了用公式描述電場以外，我們還可以用什么方法形象地了解和描述電場中各點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小和方向呢？

法拉第采用了一個簡潔的方法來描述電場，那就是電場線。法拉第電場的描述電場線PART05

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。電場線點(diǎn)電荷的電場等量電荷電場幾種常見的電場線電場線的模擬: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，這時可以發(fā)現(xiàn)碎屑按場強(qiáng)的方向排列起來。電場線的模擬1.同一幅圖中可以用電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小。2.在靜電場中，電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)，是不閉合的曲線。3.同一電場的電場線在電場中不相交。4.電場線不是實(shí)際存在的線，是為了形象地描述電場而假想的線。電場線的特點(diǎn)：電場線的特點(diǎn)2.兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(中垂線)上，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，中點(diǎn)場強(qiáng)最大。O1.兩點(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??；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)上移動電荷時電場力不做功。等量異種電荷電場線的特點(diǎn)2.中點(diǎn)O附近的電場線非常稀疏，但場強(qiáng)并不為零。O1.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為零，此處無電場線。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?.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)等量同種電荷電場線的特點(diǎn)不等量電荷點(diǎn)電荷與導(dǎo)體其它電場線還有沒有其它電場呢？它的分布又會有何特點(diǎn)？勻強(qiáng)電場PART061.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。勻強(qiáng)電場課堂總結(jié)單位矢量疊加電場強(qiáng)度

定義性質(zhì)電場電荷周圍存在的特殊物質(zhì)。特點(diǎn)電場線為了描述電場而假想的線。【練習(xí)1】（2022·黑龍江·肇東市第四中學(xué)校高二期末）有關(guān)電場的理解，下述正確的是（）A．由可知，電場強(qiáng)度E跟放入的電荷q所受的電場力成正比B．只有當(dāng)電場中存在試探電荷時，電荷周圍才出現(xiàn)電場這種特殊的物質(zhì)，才存在電場強(qiáng)度C．電場強(qiáng)度是反映電場本身特性的物理量，與是否存在試探電荷無關(guān)D．由公式E=可知，在離帶電體很近時，r接近于零，電場強(qiáng)度達(dá)無窮大【正確答案】C課堂練習(xí)【練習(xí)2】（2022·全國·高二課時練習(xí)）(多選)如圖所示為真空中兩點(diǎn)電荷A、B形成的電場中的部分電場線，已知該電場線關(guān)于圖中虛線對稱，O點(diǎn)為A、B兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，a、b為A、B兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)，則下列說法中正確的是（）A．A、B可能為等量同種正點(diǎn)電荷B．A、B可能為電荷量不相等的正電荷C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處無電場線，故其電場強(qiáng)度可能為零D．同一試探電荷在a、b兩點(diǎn)處所受的電場力大小相等，方向相反【正確答案】AD課堂練習(xí)【練習(xí)3】（2022·全國·高二單元測試）用輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)線，拴一質(zhì)量為1.0×10－2kg、電荷量為2.0×10－8C的小球，細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)。現(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場，如圖平衡時細(xì)線與鉛垂線成37°（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），則（）A．小球帶負(fù)電B．勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為1.5×108N/CC．平衡時細(xì)線的拉力為0.125ND．平衡時細(xì)線的拉力為0.175N【正確答案】C課堂練習(xí)【練習(xí)4】（2022·全國·高二課時練習(xí)）(多選)用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的強(qiáng)弱。如圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點(diǎn)，O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對O對稱。則（）A．B、C兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，方向相同B．A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，方向相反C．E、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場強(qiáng)最強(qiáng)D．B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場強(qiáng)最弱【正確答案】ACD課堂練習(xí)【練習(xí)5】（2023·全國·高三專題練習(xí)）(多選)在一個點(diǎn)電荷Q的電場中，讓x軸與電場中的一條電場線重合，坐標(biāo)軸上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為0.3m和0.6m（如圖甲所示），在A、B兩點(diǎn)分別放置帶正電的試探電荷，其受到的靜電力跟試探電荷的電荷量的關(guān)系分別如圖乙中直線a、b所示。已知靜電力常量，下列說法正確的是（）A．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度是40N/C，方向沿x軸負(fù)方向B．B點(diǎn)的電場強(qiáng)度是2.5N/C，方向沿x軸正方向C．點(diǎn)電荷Q帶正電，所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn)D．點(diǎn)電荷Q的帶電荷量約為【正確答案】D課堂練習(xí)【練習(xí)6】（2022·山東·高考真題）半徑為R的絕緣細(xì)圓環(huán)固定在圖示位置，圓心位于O點(diǎn)，環(huán)上均勻分布著電量為Q的正電荷。點(diǎn)A、B、C將圓環(huán)三等分，取走A、B處兩段弧長均為DL的小圓弧上的電荷。將一點(diǎn)電荷q置于OC延長線上距O點(diǎn)為2R的D點(diǎn)，O點(diǎn)的電場強(qiáng)度剛好為零。圓環(huán)上剩余電荷分布不變，q為（）A．正電荷， B．正電荷，C．負(fù)電荷， D．負(fù)電荷，【正確答案】C課堂練習(xí)單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊以編輯母版副標(biāo)題樣式二、勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度大小和方向都相同的電場勻強(qiáng)電場是大小和方向都相同的電場，故勻強(qiáng)電場的電場線是平行等距的直線知識回顧萬有引力既不需要媒介，也不需要時間超越空間與時間直接發(fā)生的作用力超距作用牛頓——沒有其它東西做媒介，一個物體可以超越距離通過真空對另一個物體作用……在我看，這種思想荒唐之極。超距作用靜電力像萬有引力一樣，也是一種超距力。與人類的理智和科學(xué)追求不符法拉第（1971-1867）英國物理學(xué)家、化學(xué)家一、電場法拉第——在電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場，處在電場中的其他電荷受到的作用

力就是這個電場給予的。電荷A電場電荷B產(chǎn)生作用于產(chǎn)生作用于1、產(chǎn)生：電荷周圍存在著的一種傳遞電荷間相互作用的特殊物質(zhì)。2、靜電場：靜止的電荷周圍產(chǎn)生的電場稱為靜電場。3、基本性質(zhì)：對處在其中的電荷有力的作用。4、電磁場：電場和磁場已被證明是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，并且相互聯(lián)系。+Q+Q四、電場線1、定義：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。2、特點(diǎn)：（1）電場線總是從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷。（2）電場線在電場中不相交。（3）電場線的疏密程度來表示電場強(qiáng)度的相對大小。（4）電場線是假想的、虛構(gòu)的實(shí)際并不存在。3、幾種常見的電場的電場線分布特點(diǎn)：（1）孤立的正點(diǎn)電荷電場線（2）孤立的負(fù)點(diǎn)電荷電場線（3）等量同種點(diǎn)電荷（4）等量異種點(diǎn)電荷五、電場線在電場中畫一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致。2.幾種常見電場中電場線的分布及特點(diǎn)

觀察教材上各種電場線的分布圖像，從電場的大小、方向，電場線的起始、終了來分析每幅圖的特點(diǎn)。（1）正點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布特點(diǎn)“光芒四射”，發(fā)射狀a.離點(diǎn)電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大；b.以點(diǎn)電荷為球心作個球面，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。（2）負(fù)點(diǎn)電荷的電場中電場線的分布特點(diǎn)“眾矢之的”，匯聚狀a.離點(diǎn)電荷越近，電場線越密，場強(qiáng)越大；b.以點(diǎn)電荷為球心作個球面，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。（3）等量異種點(diǎn)電荷形成的電場中的電場線分布“手牽手、心連心”，相互吸引狀a.沿點(diǎn)電荷的連線，場強(qiáng)先變小后變大；b.兩點(diǎn)電荷連線中垂面(中垂線)上，場強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面(中垂線)垂直；c.在中垂面(中垂線)上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0等距離各點(diǎn)場強(qiáng)相等。等量異種電荷（4）等量同種點(diǎn)電荷形成的電場中電場線分布“勢不兩立”，相斥狀a.兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場強(qiáng)為0；b.