物理课件《电场 电场强度》

一.电场：
1、定义: 存在于带电体周围的特殊物质。 2、基本性质： 对放入其中的电荷有力的作用，这种力 叫电场力。
3、用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：
A
B
电荷
电场
电荷
二、电场线
1、定义：电场线是用来形象地描 述电场强弱与方向特性的一簇曲线。 电场线上每一点的切线方向，都和该 点的场强方向一致。
理量，其大小表示电场的强弱
电场力F
仅指电荷在电场中的受力
计算式：F=qE
2 定义式： E=F/q
E的大小只决定于电场本身， 3 与电荷q无关
F的大小由放在电场中某点 的电荷q和该点的场强E共 同决定
F是矢量，其方向对于正电 荷(+q),F与E同向；对于负 电荷(-q),F与E反向 F的单位：牛 (N)
A
例：正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作 减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力 不计），则可以确定它所处的电场可能是： （ C ）
P Q P Q P Q P Q
A
B
C
D
例 电场线就是点电荷在电场中 的运动轨迹，这个说法正确吗？
答：这个说法是错误的。电场线不是电荷 的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是 速度的方向，而电场线的切线方向是正电 荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相 反）。要使两条曲线能重合，要满足一些 特殊条件，例如：①电场线是直线；②电 荷初速度为零或初速度方向与电场线在同 一直线上；③电荷只受电场力作用。
（二）过程与方法
通过分析在电场中的不同点，电场力F 与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值 F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概 念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般 方法。 重点：电场强度的概念及其定义式 难点：对电场概念的理解
2）、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布
特点：
a、沿点电荷的连线， 场强先变小后变大
b、两点电荷连线中 垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面 （中垂线）垂直
c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中 点0等距离各点场强相等。
3）、等量同种点电荷形成的电场中电场中 电场线分布情况
特点：

引入
物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压； 有的则不需要。
例如：
•接触力:压力,支持力,拉力和摩擦力等
•非接触力:万有引力（重力）,磁力， 库仑力等
在初中我们已经学过，经过摩擦的物体，如
塑料笔杆、玻璃棒等，能够吸引轻小物体， 我们就说这些摩擦过的物体带了电荷。电荷 有两种，正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的 玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带 负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引，
+q +q
E
F
-Q
•根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该 点的场强方向相反。
+Q
F E
-q
E F
-Q
-q
例.在电场中A处放点电荷+q，其受电场
力为F，方向向左，则A处场强大小 F 为 q ，方向为 向左 ；若将A处放点
电荷为－2q，则该处电场强度大小 为
F q
，方向为 向左
。
5）、电场强度的物理意义：

1745年，荷兰莱顿大学的教授马森布洛克16921761发明了莱顿瓶。他做了这样一个实验：把一支 枪管悬在空中，将起电机跟枪管连接，他让助手握 住玻璃瓶，自己摇起电机，这时他的助手不小心把 另一只手触近枪管，猛地感到了一次强烈的电击以 致喊叫起来。马森布洛克于是跟助手互换了一下， 他让助手摇起电机，自己一手握瓶，一手去碰枪管， 强烈的电击使他以为：这下子我可完蛋了!他的结论 是：把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的， 只是当时他搞不清楚是靠瓶子还是靠瓶子里的水来 起保存电的作用的。)

A、若移去试探电荷q，该点的电场强度就为零

B、若在该点放一个电荷量为2q的试探电荷， 该点的场强就变为E/2 C、若在该点放一个电荷量为-2q的试探电荷， 则该点的场强大小仍为E，但电场强度的方向 变为原来相反的方向

A、B、C都错误
3、电场强度和电场力的对比分析 电场强度E 1 是反映电场本身的力的性质的物
把奎宁的针状结晶 或头发屑悬浮在蓖麻油 奎宁的针 里，再放入电场中，这 状结晶或头发 时可以发现微屑按场强 屑悬浮在蓖麻 的方向排列起来。
点 电 荷
油里。
同 种 点 电 荷 异 种 点 电 荷
2、几种常见电场中电场线的分布及特点 1）、正、负点电荷的电场中电场线的分布
特点： a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大 b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂 直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。
原始的莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别
贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒 连接，棒的上端是一个金属球，这就构成以 瓶子玻璃为电介质的电容器。 简单的说，莱顿瓶和我们今天的电容器没两 样。
引入
那么，没有接触的两个电荷之间的相互作用
靠什么传递呢？
1837年法拉第提出
——电场
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迈克尔· 法拉第(Michael
电荷的多少叫做电荷量，常用
Q 或 q 表示， 它的SI单位是库仑，简称库，用符号C表示。 通常，正电荷用正数表示，负电荷用负数表 示。 科学家发现，自然界中存在的最小电荷是电 子和质子所带的电荷。我们把这个最小的电 荷叫做元电荷，用 e 表示。

，1746年，荷兰莱顿大学的教授马森布罗克 （ PieterVon Musschenbrock，1692~1761）在做电 学实验时 ，无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里， 他以为要不了多久，铁钉上所带的电就会很容易跑掉 的，过了一会，他想把钉子取出来，可当他一只手拿 起桌上的瓶子，另一只手刚碰到钉子时，突然感到有 一种电击式的振动。这到底是铁钉上的电没有跑掉呢， 还是自己的神经太过敏呢？于是，他又照着刚才的样 子重复了好几次，而每次的实验结果都和第一次一样， 于是他非常高兴地得到一个结论：把带电的物体放在 玻璃瓶子里，电就不会跑掉，这样就可把电储存起来。
三.电场强度：
用什么可以检验空间存在看不见又摸 不着的电场？
1、电场的检验
1）、检验方法：
把一个带电体放入其中，看是否受到 力的作用。
2）、检验电荷：
用来检验电场的电量很小（不影响原 电场）；体积很小（可以当作质点）的 电荷，也称点电荷。
能否就用检验电荷所受的电场力来描 述某点电场的强弱？
如图，电荷Q周围存在电场，把试探电荷q放 入电场中A、B两点，电荷q要受到电场力FA、FB1 的作用，反映了电场具有力的性质。电荷q在A、 B两点受到的作用力FA、FB1大小是否相等？ 在B点 换上+2q的电荷,所受的作用力FB2大小是否相等？
在物理学中，就用比值F/q来表示电场的强弱。
2.电场强度：
1）、 定义：
放入电场中某点的电荷受到的电场力与 它所带电荷量的比值，叫做这一点的电
场强度，简称场强。
2）、 公式：
F E q
3）、 单位：牛顿/库仑（N/C） 4）、 方向： 矢量
电场强度
a.定义：
（比值法定义）
放入电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电量q的比值叫该点的电场强度，简 称场强，用E表示。
第五章 第一节 《电场 电场强度》
电场 电场强度
教学目标
（一）知识与技能
1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，
知道电场是客观存在的一种特殊物质形态． 2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据 电场强度的定义式进行有关的计算，知道电 场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样 规定的．
FA
[解析] 根据库仑定律
F=k
Q1Q2
r2
可知，
+Q
A · +q B · +q FB
∵ rA < rB
∴ FA > F B
实验表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定 的；在电场中的不同点，比值F/q一般是不同的。 F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定， 跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。
Faraday，17911867)，英国著名物理学家、化学家。在化学、 电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献。 在电学方面，法拉第研究负载直流电的导体 与附近磁场之间的关系，在物理学中建立起 磁场这个概念。他发现了电磁感应、抗磁性 及电解。另外，他也发现磁场能对光线产生 影响，进而发现两者间的基本关系。另外， 法拉第还发明了一种依电磁转动的装置，为 电动机的前身
（定义式，适用于任意电场） E= F
q
b.表达式：c.单位：
N/C
E P P E +Q
-Q
跟正电荷在该点所受电场力 F 的方向相同
如果Q是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背 离Q；如果Q是负电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并 指向Q。（“离+Q而去，向-Q而来”）
d.场强的矢量性：
+Q
F E
5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场 中的运动轨迹之间没有必然联系
例：如图，是静电场的一部分电场线的分布， 下列说法正确的是：（ ） B A、这个电场只能是负电荷的电场 B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FB>FA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB （不计重力） D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切 B 线方向
a、两点电荷连线中 点O处场强为0 b、两点电荷连线中点附近的电场线非常 稀疏，但场强并不为0 c、两点电荷连线的中点到无限远电场线 先变密后变疏
3、电场线的特征 1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场 强弱 2）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤 立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于） 无穷远处点 3）、电场线不会相交，也不会相切 4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在
四、匀强电场
在电场的某一区域里，如果各点的电场强度
大小和方向都相同，这个区域的电场就叫做 匀强电场。匀强电场是最简单的，同时也是 很重要的电场，在实验研究中经常用到 。
两块面积相等、互相正对、彼此平行而又靠
近的金属板，分别带上等量异种电荷，就会 在两板间形成匀强电场（两板边缘附近除外， 参见下左图）。匀强电场的电场线是疏密均 匀、互相平行的直线，如下右图所示。
电场强度是描述电场本身的力的性质的物 理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小 表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点 的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单 位电荷在该点所受的电场力。
理解训练：
在电场中某点放一试探电荷，其电荷量为q， 试探电荷受到的电场力为F，则该点电场强度为 E=F/q，那么下列说法是否正确
仅对点电荷 的电场适用
Q 例、关于 E F ……①和 E k 2 ……②，下列说 r
q
法中正确的是（ C ） （1）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是 放入电场中电荷的电量 （2）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是 产生电场电荷的电量 （3）②式中，q是放入电场中的电荷的电量 （4）②式中，Q是产生电场的电荷的电量 A、（1）（3） C、（1）（4） B、（2）（3） D、（2）（4）

莱顿瓶很快在欧洲引起了强烈的反响，电学 家们不 仅利用它们作了大量的实验，而且做了大量的示范 表演，有人用它来点燃酒精和火药。其中最壮观的 是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演， 诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶 的表演，他让七百名修道士手拉手排成一行，队伍 全长达900英尺（约275米）。然后，诺莱特让排头 的修道士用手握住莱顿瓶，让排尾的握瓶的引线， 一瞬间，七百名修道士，因受电击几乎同时跳起来， 在场的人无不为之口瞪目呆，诺莱特以令人信服的 证据向人们展示了电的巨大威力。
E是矢量，其方向与正电荷 4 (+q)在该点受到的电场力的方 向相同
5 E的单位： 牛/库 (N/C)
F Q 2、 E 和 E k 2 的区别： r q
适用范围 电荷的意义 q是检验电 荷，E与q 无关 Q是场源电 荷，E与Q 成正比
F E q
Q Ek 2 r
定义式，适 用于一切电 场
特点：
a、匀强电场是大小和方向都相同的电场， 故匀强电场的电场线是平行等距同向的 直线 b、电场线的疏密反映场强大小，电场方 向与电场线平行
课堂训练
电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ） C
A 若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点
的场强减半。
B 若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。