電場、電場強(qiáng)度和電場線

1、電場、電場強(qiáng)度和電場線目標(biāo)認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 理解靜電場的存在、靜電場的性質(zhì)和研究靜電場的方法。2. 理解場強(qiáng)的左義及它所描寫的電場力的性質(zhì)，并能結(jié)合電場線認(rèn)識(shí)一些具體靜電場的 分布：能夠熟練地運(yùn)用電場強(qiáng)度計(jì)算電場力。3. 理解并能熟練地運(yùn)用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)和場強(qiáng)的疊加原理，弄淸正、負(fù)兩種電荷所產(chǎn)生電 場的異同，以此為根據(jù)認(rèn)識(shí)電荷系統(tǒng)激發(fā)的場。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1. 用場強(qiáng)及電場線描寫認(rèn)識(shí)靜電場分布。2. 學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)靜電場中描寫靜電場的方法、手段。學(xué)習(xí)難點(diǎn)用場強(qiáng)及其疊加原理認(rèn)識(shí)電荷系統(tǒng)的靜電場。知識(shí)要點(diǎn)梳理知識(shí)點(diǎn)一：電場、電場強(qiáng)度要點(diǎn)詮釋：1、靜電場及英特點(diǎn)（1）電荷間的相互作用力是靠周帀的電場產(chǎn)生的電場是電磁

2、場的一個(gè)方而，電場有兩種，一種是電荷激發(fā)的電場，靜I匕電荷激發(fā)的電場叫靜電場。另一種是變化磁場激發(fā)的電場匚（2）電場是一種特殊物質(zhì)電場不是由分子、原子組成的物質(zhì)，但電場對(duì)英內(nèi)的電荷具有力的作用，可見電場具有 力的屬性，所以電場是一種客觀存在的特殊物質(zhì)。以場的形式存在的物質(zhì)也是多種多樣的，例如地球?qū)ζ浔矶浇矬w有引力，因此地球 周用空間存在著引力場，也可稱為重力場：磁體或通電導(dǎo)線周用存在著對(duì)其內(nèi)鐵磁性物質(zhì)的 作用力，這就是磁場。（3）電場的基本性質(zhì)電場的基本性質(zhì)是：對(duì)放入英中的電荷（不管是靜I上的還是運(yùn)動(dòng)的）有力的作用，這種 力叫電場力。電場具有能量。2、電場強(qiáng)度（1）電場強(qiáng)度的物理意義電場強(qiáng)

3、度是描述電場強(qiáng)弱及方向的物理量，反映了電場力的特性。在帶電量為Q的電荷形成的電場中放入一個(gè)電荷（它的電量Q很小，不至于影響所研究場。它的體積也很小，便于研究電場各點(diǎn)的性質(zhì)一一檢驗(yàn)電荷）。發(fā)現(xiàn)電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值是一個(gè)常數(shù),這說明檢驗(yàn)電荷受力F和本身所帶電量Q的比值與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，而由該點(diǎn)在電場中的 位置及形成該電場的電荷Q來決左。于是就有了用比值來表示電場的強(qiáng)弱的定義一一電場強(qiáng) 度（2）電場強(qiáng)度的怎義在電場中放一個(gè)檢驗(yàn)電荷，它所受到的電場力跟它所帶電量的比值叫做這個(gè)位置上的電 場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。 =-左義式:單位：牛/庫（N / C）（3）電場強(qiáng)度的理解 矢量性：場強(qiáng)是矢量，英大

4、小按左義式q計(jì)算即可，其方向規(guī)左為正電荷在該點(diǎn)的受力方向。負(fù)電荷受電場力方向與該點(diǎn)場強(qiáng)方向相反。 唯一性：電場中某一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度E的大小和方向是唯一的，其大小和方向取決于 場源電荷及空間位置。是客觀存在的，與放不放檢驗(yàn)電荷以及放入檢驗(yàn)電荷的正、負(fù)電量的 多少均無關(guān)，既不能認(rèn)為&與刀成正比，也不能認(rèn)為總與Q成反比。（4）電場強(qiáng)度和電場力的比較 由電場強(qiáng)度的左義式勺,可導(dǎo)出電場力F=qEo只要場源確泄，電場中某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小和方向就都唯一地確泄了。若知道某點(diǎn) 的電場強(qiáng)度的大小和方向，就可求出電荷在該點(diǎn)受的電場力的大小和方向。 電場力是由電荷和場強(qiáng)共同決立的，而場強(qiáng)是由電場本身決泄的。例如一

5、個(gè)靜電場中某一確定的點(diǎn)，場強(qiáng)E的大小和方向都是唯一確泄的，但是放在該點(diǎn) 的電荷受到的電場力的大小，隨這個(gè)電荷的電量而變化，所受電場力的方向因這個(gè)電荷電性 的相反而不同，必須引起注意！說明：雖然 9 ,但場強(qiáng)E絕不是試探電荷所受的電場力，也不是單位正試探電荷所 受的電場力，因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度不是電場力，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度，既與試探電荷的電荷量q 無關(guān)，也與試探電荷的有無無關(guān)。因?yàn)榧词篃o試探電荷存在，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度依然是原有的 值。知識(shí)點(diǎn)二：點(diǎn)電荷的電場要點(diǎn)詮釋：1、點(diǎn)電荷Q在真空中形成的電場0_大?。篍=k, Q為場源點(diǎn)電荷，r為考察點(diǎn)與場源電荷的距離。方向：正電荷受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)場強(qiáng)方向可見，

6、在點(diǎn)電荷形成的電場中，在以點(diǎn)電荷為球心的球而上的各點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等, 但方向不同。2.兩個(gè)關(guān)于場強(qiáng)公式的比較別式 區(qū)公物理含義引入過程適用范囤備注E=-q是電場強(qiáng)度大小的定義式由比值法引入.E與F、 q無關(guān)，反映某點(diǎn)電場 的性質(zhì)適用于一 切電場電場強(qiáng)度由場木身決定，與試探電荷無關(guān) 不能理解為E與F成正比，與q成反比E = k是真空中點(diǎn)電荷場 強(qiáng)的決定式E=-由q和用侖二什導(dǎo)出真空中的 點(diǎn)電荷廠告訴人們場強(qiáng)大小的決定因貝E=-是q和“而q則不能。知識(shí)點(diǎn)三：勻強(qiáng)電場要點(diǎn)詮釋：電場中各點(diǎn)場強(qiáng)的大小相等、方向相同的電場就叫勻強(qiáng)電場.兩等大、正對(duì)且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中，除邊緣附近外，就

7、是勻強(qiáng)電 場。知識(shí)點(diǎn)四：電場線要點(diǎn)詮釋：1、電場線的意義及規(guī)定電場線是形象地描述電場而引入的假想曲線，規(guī)左電場線上每點(diǎn)的場強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切 線方向，也就是正電荷在該點(diǎn)受電場力的方向（負(fù)電荷受力方向相反）。曲線的疏密表示電 場的強(qiáng)弱。如圖所示為某電場的一組電場線，不同點(diǎn)的場強(qiáng)的方向可以作該點(diǎn)的切線得到，場強(qiáng)的 大小可以根據(jù)不同的區(qū)域的電場線的疏密程度判斷得到，電場線密的地方場強(qiáng)大。從圖中可 以看出B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小大于C點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小。說明： 電場線是人們?yōu)榱搜芯侩妶龆傧氲那€，不是實(shí)際存在的線。 沒有電場線通過的位置不一泄就沒有電場存在。 電場線只能描述電場的方向及左性地描述電場的強(qiáng)弱，

8、并不是帶電粒子在電場中的運(yùn) 動(dòng)軌跡。帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度共同決左。電場中的電場 線確左以后是不變的，但是電荷任電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)初速度不同，得到的運(yùn)動(dòng)軌跡可以有無數(shù)種。 只有當(dāng)電場線是直線，而帶電粒子又只受電場力作用時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡才有可能與電場線重合。2、電場線的特點(diǎn) 電場線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向. 電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小（疏弱密強(qiáng)）. 靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)，它不封閉，也不在無電 荷處中斷。 任意兩條電場線不會(huì)在無電荷處相交（包括相切）3、常見電場的電場線電場電場線圖樣簡婆描述特點(diǎn)正點(diǎn)電荷發(fā)散狀越靠近點(diǎn)電荷處，電場

9、線越密，電場強(qiáng)度E越大 以場源電荷為圓心一定長度為半徑的圓周上的各/ 場強(qiáng)的大小相同.方向不同負(fù)點(diǎn)電荷jz會(huì)聚狀等址同號(hào)電 荷相斥狀電荷連線的中點(diǎn)處電場強(qiáng)度E=0電荷連線的中垂線上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度與中垂線共線等罐異號(hào)電 荷相吸狀電荷的連線上的電場的方向是由正電荷抬向負(fù)電荷 電荷連線的中垂線與該處的電場的方向處處垂直勻強(qiáng)電場平行的、等間 距的、同向的 直線電場強(qiáng)度處處相等4、電場線的疏密和場強(qiáng)的關(guān)系的常見情況按照電場線的畫法的規(guī)泄，場強(qiáng)大的地方電場線密，場強(qiáng)小的地方電場線疏。在圖中,EaEo但若只給一條直電場線，如圖所示，A. B兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小無法由疏密程度來確泄.對(duì)此 情況可有多種推理判斷： 若

10、是正點(diǎn)電荷電場中的一根電場線，則EaEB0 若是負(fù)點(diǎn)電荷電場中的一根電場線，則有Ea氐B.粒子帶正電，axa5思路點(diǎn)撥：判斷粒子電性，可以根據(jù)它受到的電場力與電場強(qiáng)度的方向，若方向相同， 則帶正電荷：若相反，則帶負(fù)電荷。解析：根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到與速度不在同一直線的外力作用，外力方向偏向軌跡 凹處，電場力如圖F的大致指向，所以是粒子帶負(fù)電；F在兩處的加速度大小，則根據(jù)圧以 配，所以只需判斷在A、B兩處的電場強(qiáng)度大小即可。根據(jù)電場線疏密有EaVE，所以av%。答案：D類型三：電場強(qiáng)度的疊加* 3.如圖所示，真空中，帶電荷量分別為+Q和一Q的點(diǎn)電荷A、B相距則:（1）兩點(diǎn)電荷連結(jié)的中點(diǎn)0的電場

11、強(qiáng)度多大？（2）在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距A、B兩點(diǎn)都為:r的（T點(diǎn)的電場強(qiáng)度如何？AB+ Q O -Q思路點(diǎn)撥：分別求岀+Q和一Q在某點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和方向，然后根據(jù)電場強(qiáng)度的疊加 原理，求出合場強(qiáng)。解析：（1）如圖（1）所示，A、B兩點(diǎn)電荷在0點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度方向相同，由A-B。A HE+ QOEb_Q圖A、B兩點(diǎn)電荷在0點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度：（川2）尸o所以0點(diǎn)的場強(qiáng)為：二孔二俘（2）如圖（2）所示，廠，由矢量圖所形成的等邊三角形可知，0點(diǎn)的夕=初=0 =算合場強(qiáng)廠，方向與A、B的中垂線垂直，由A-B答案：肚A-B圖方向由A-B （2）丿 方向與A、B的中垂線垂直，由總結(jié)升華：（1）因?yàn)殡?/p>

12、場強(qiáng)度是矢量，所以求電場強(qiáng)度時(shí)應(yīng)該既求出大小，也求出方向。（2）在等量異種電荷連線的垂直平分線上，中點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大，兩邊呈對(duì)稱分布，離 中點(diǎn)越遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度越小，電場強(qiáng)度的方向都相同，平行于兩電荷的連線由正電荷指向負(fù)電 荷的方向。理論證明：設(shè)等量異種電荷帶電量分別為Q，相距為2r,分別在P點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)為E。I 盼、0%QQQco32 &有 E0=k2 =k ”2Q_可以得到：E=2EoCos0 =2kcos50Q則在中點(diǎn)，即當(dāng)0=0時(shí)E=2E尸2k八在其它點(diǎn)上，電場方向都是垂直于0P宜線，且從0向上下兩邊逐漸減小。舉一反三【變式】等量同種電荷連線中垂線上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度有什么特點(diǎn)？解析：因?yàn)槭堑攘?/p>

13、同種電荷，設(shè)帶電量為Q,相距為2r,分別在P點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)為E。QQcos2 &有 E0=kEs。若是負(fù)點(diǎn)電荷電場中的一 根電場線，則有E,E”若是勻強(qiáng)電場中的一根電場線，則有Ea=ESo選項(xiàng)BC錯(cuò)誤，D正 確。4. AC解析：由Fq圖象可以知道圖線a的斜率大于圖線b的斜率，所以a點(diǎn)的電場強(qiáng)度一泄 大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度。再由點(diǎn)電荷的電場線分布可以知道，選項(xiàng)AC正確。5. B解析：點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)川o由于QAQ：,所以EfE=之點(diǎn)只能在Q：、Q：連線中間或Q：的右側(cè)出現(xiàn)，而前者E存2E：,后者E滬0,所以B選項(xiàng)正確。6. & 水平向左（或垂直薄板向左）解析：由于a點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，則點(diǎn)電荷+q在a點(diǎn)的電場強(qiáng)度E：和帶電薄板在a點(diǎn)產(chǎn) 生的電場強(qiáng)度氐大小相等，即E：=Ea，方向相反，由于a、b兩點(diǎn)相對(duì)薄板對(duì)稱，所以b點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度和a點(diǎn)的電場強(qiáng)度匕等值反向。則兔一&_了 ,方向和點(diǎn)電荷q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E,方向相同。