電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度【知識(shí)精講精研+能力培優(yōu)提升】 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

9.3電場(chǎng)

電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題1電荷之間的相互作用通過(guò)什么實(shí)現(xiàn)的？

英國(guó)物理學(xué)家

法拉第（1791-1867）

英國(guó)科學(xué)家法拉第提出：在電荷的周?chē)嬖谥伤a(chǎn)生的電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)BAF物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電場(chǎng)和磁場(chǎng)是一種客觀的存在。場(chǎng)像分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量，因而場(chǎng)也是物質(zhì)存在的一種形式。產(chǎn)生施力于電場(chǎng)B施力于產(chǎn)生電場(chǎng)A電荷A電荷B電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中的其它電荷產(chǎn)生力的作用電場(chǎng)靜止電荷靜電場(chǎng)產(chǎn)生BAFF靜電力

電荷間的相互作用力通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生一.電場(chǎng)本章只討論靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，叫作靜電場(chǎng)

注：電場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著的但又客觀存在的特殊物質(zhì)。1.產(chǎn)生2.性質(zhì)對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有力的作用，叫電場(chǎng)力（靜電力）。帶電體周?chē)嬖诘奶厥馕镔|(zhì)，靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。研究電場(chǎng)性質(zhì)------電場(chǎng)強(qiáng)度引入兩個(gè)基本概念+Q源電荷r試探電荷（電量不同的試探電荷）場(chǎng)源電荷：激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷，又叫作源電荷試探電荷：感知電場(chǎng)是否存在以及強(qiáng)弱的電荷1．電荷量小，放入電場(chǎng)后不影響原本要研究的電場(chǎng)2．體積很小，能看做點(diǎn)電荷，便于研究電場(chǎng)各點(diǎn)的性質(zhì)尋找一個(gè)不變的量進(jìn)一步研究表明：對(duì)于電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，試探電荷受到的電場(chǎng)力與其電荷量的比值是一定的。探究用靜電力來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)弱？不行

定義式，適用于任意電場(chǎng)二、電場(chǎng)強(qiáng)度

試探電荷電荷量4.物理意義：反映電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，

電場(chǎng)本身決定，與放入的試探電荷無(wú)關(guān)4.方向：矢量性

場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷受力方向相同。

（與負(fù)電荷的受力方向相反）+Q+qFE+Q-qFE場(chǎng)強(qiáng)相同的條件：大小相等，方向相同。正電荷在電場(chǎng)中的受力方向？負(fù)電荷在電場(chǎng)中的受力方向？【課堂反饋1】電場(chǎng)中有一點(diǎn)P，下列說(shuō)法中正確的有（）A.若放在P點(diǎn)的電荷的電量減半，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半B.若P點(diǎn)沒(méi)有檢驗(yàn)電荷，則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大D.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榉旁谠擖c(diǎn)的電荷的受力方向C場(chǎng)強(qiáng)由電場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電荷大小、正負(fù)、有無(wú)都無(wú)關(guān)系，場(chǎng)強(qiáng)的方向與正的檢驗(yàn)電荷的受力方向一致。推導(dǎo)點(diǎn)電荷周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度只適用于真空中點(diǎn)電荷直接知道一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處的電場(chǎng)強(qiáng)度不需要借助檢驗(yàn)電荷。三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)＋－2.場(chǎng)強(qiáng)方向：Q—真空中點(diǎn)電荷的電量r—某點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離1.公式：正電荷電場(chǎng)方向沿半徑向外；（背離）負(fù)電荷電場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)（指向）同一球面電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同

適用范圍

電荷的意義定義式，適用于一切電場(chǎng)決定式，僅對(duì)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)適用q是檢驗(yàn)電荷，但E與q無(wú)關(guān)Q是場(chǎng)源電荷，E與Q成正比和的區(qū)別：辨析

BD

問(wèn)題2：如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，在幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場(chǎng)中，如何求某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度呢？1E2E+1Q2QPE+1Q2QP1E2EE電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加性：矢量和四、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加——遵循平行四邊形定則

請(qǐng)作出圖中兩個(gè)等量電荷連線的中垂線A、B、C、O位置的場(chǎng)強(qiáng)方向，并大致描述連線和中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)方向1EE2+QQAE+Q+QBE1E2EOOOE2E1E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(chǎng)相同拓展：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(chǎng)QrPrQP例2．如圖所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B，如在B處放置一個(gè)q1＝－2.0×10－8C的電荷，測(cè)出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6N，方向如圖，求B處的電場(chǎng)強(qiáng)度。如果換用一個(gè)q2＝4.0×10－7C的電荷放在B點(diǎn)，求q2受到的靜電力、此時(shí)B處的電場(chǎng)強(qiáng)度。B處電場(chǎng)強(qiáng)度方向與F1方向相反。（1）已知q1＝－2.0×10－8C，F(xiàn)1＝4.0×10－6N，求EB。解：B處電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向不變。F2的方向與B處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同，與F1方向相反。（2）已知q2＝4.0×10－7C，求F2，EB′。思考:電場(chǎng)看不見(jiàn),摸不著,怎樣才能直觀形象的描述電場(chǎng)呢?五、電場(chǎng)線電場(chǎng)看不見(jiàn),摸不著,除了用公式描述電場(chǎng)以外，形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向也很重要。法拉第采用了一個(gè)簡(jiǎn)潔的方法來(lái)描述電場(chǎng)，那就是畫(huà)電場(chǎng)線（electricfieldline）。法拉第為了形象描述電場(chǎng)引入假想曲線——電場(chǎng)線1、定義：電場(chǎng)線是用來(lái)形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與電場(chǎng)強(qiáng)度方向特性的一條條有方向的曲線。AB電場(chǎng)線是假想的，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在電場(chǎng)線的什么表示什么？怎么看AB2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)1.某點(diǎn)切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向2.同一幅圖電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)度的大小。（電場(chǎng)線越密的地方，場(chǎng)強(qiáng)大；越稀疏的地方，場(chǎng)強(qiáng)小）3.電場(chǎng)線不是閉合曲線：電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷4.電場(chǎng)線不相交5.電場(chǎng)線≠運(yùn)動(dòng)軌跡電場(chǎng)線越密的地方，場(chǎng)強(qiáng)越大；電場(chǎng)線越稀疏的地方，場(chǎng)強(qiáng)越小。EAEBECEA>EB>

EC1.同一幅圖中電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。點(diǎn)電荷的電場(chǎng)等量電荷電場(chǎng)光芒萬(wàn)丈萬(wàn)箭穿心手牽手，心連心，相吸狀勢(shì)不兩立，相斥狀電場(chǎng)中為什么任意兩條電場(chǎng)線不相交？如果相交，交點(diǎn)就會(huì)有兩個(gè)切線，也就會(huì)有兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向。而同一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小方向是唯一的。不一定相同。電場(chǎng)線≠運(yùn)動(dòng)軌跡電場(chǎng)線和帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡相同嗎？特殊情況：運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線重合同時(shí)滿足以下條件①電場(chǎng)線是直線；②初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線在同一直線上；③電荷只受電場(chǎng)力作用,或其他力合力方向沿電場(chǎng)線所在直線擴(kuò)展B例、如圖所示是某靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的

分布情況，下列說(shuō)法中正確的是（）這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)點(diǎn)電荷

q

在

A

點(diǎn)處受到的靜電力比在

B

點(diǎn)處受到的靜電力大負(fù)電荷在

B

點(diǎn)處受到的靜電力的方向沿電場(chǎng)線的切線方向點(diǎn)電荷

q

在

A

點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小

（不計(jì)重力）研究幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷等量同種（正）點(diǎn)電荷正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線特點(diǎn)：a、離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大b、以點(diǎn)電荷為球心的球面，同一球面場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同。（1）兩點(diǎn)連線之間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小(從左到右)等量異種電荷的電場(chǎng)線場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小O點(diǎn)最大，向外逐漸變小（2）沿連線的中垂線由O點(diǎn)向外的場(chǎng)強(qiáng)大小E沿連線先變小，再變大，中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零。等量同種電荷的電場(chǎng)線（1）兩點(diǎn)連線之間的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小(從左到右)E∞=0（2）沿連線的中垂線由O點(diǎn)向外的場(chǎng)強(qiáng)大小從中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小。等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖

連線中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)連線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小，但不為零為零兩點(diǎn)連線之間的場(chǎng)強(qiáng)大小(從左到右)沿連線先變小，再變大沿連線先變小，再變大沿連線的中垂線由O點(diǎn)向外的場(chǎng)強(qiáng)大小O點(diǎn)最大，向外逐漸變小O點(diǎn)最小，向外先變大后變小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)(如A與A′、B與B′、等)等大同向等大反向兩個(gè)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線等量電荷：對(duì)稱不等量電荷：不對(duì)稱六、勻強(qiáng)電場(chǎng)1.定義：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。2.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：間隔相等的平行直線。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到恒定的靜電力作用知識(shí)拓展：點(diǎn)電荷與帶電平板的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布在帶電平板表面場(chǎng)強(qiáng)與平板垂直C例．如圖所示，各電場(chǎng)中

A、B

兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是（）ACDACD場(chǎng)強(qiáng)方向？AB【練習(xí)3】（2022·全國(guó)·高二單元測(cè)試）用輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)