電場、電場強度和電場線

1、電場、電場強度和電場線目標認知學習目標1. 理解靜電場的存在、靜電場的性質和研究靜電場的方法。2. 理解場強的左義及它所描寫的電場力的性質，并能結合電場線認識一些具體靜電場的 分布：能夠熟練地運用電場強度計算電場力。3. 理解并能熟練地運用點電荷的場強和場強的疊加原理，弄淸正、負兩種電荷所產生電 場的異同，以此為根據認識電荷系統(tǒng)激發(fā)的場。學習重點1. 用場強及電場線描寫認識靜電場分布。2. 學會認識靜電場中描寫靜電場的方法、手段。學習難點用場強及其疊加原理認識電荷系統(tǒng)的靜電場。知識要點梳理知識點一：電場、電場強度要點詮釋：1、靜電場及英特點（1）電荷間的相互作用力是靠周帀的電場產生的電場是電磁

2、場的一個方而，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電場不是由分子、原子組成的物質，但電場對英內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。以場的形式存在的物質也是多種多樣的，例如地球對其表而附近物體有引力，因此地球 周用空間存在著引力場，也可稱為重力場：磁體或通電導線周用存在著對其內鐵磁性物質的 作用力，這就是磁場。（3）電場的基本性質電場的基本性質是：對放入英中的電荷（不管是靜I上的還是運動的）有力的作用，這種 力叫電場力。電場具有能量。2、電場強度（1）電場強度的物理意義電場強

3、度是描述電場強弱及方向的物理量，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，便于研究電場各點的性質一一檢驗電荷）。發(fā)現電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值是一個常數,這說明檢驗電荷受力F和本身所帶電量Q的比值與檢驗電荷無關，而由該點在電場中的 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弱的定義一一電場強 度（2）電場強度的怎義在電場中放一個檢驗電荷，它所受到的電場力跟它所帶電量的比值叫做這個位置上的電 場強度，簡稱場強。 =-左義式:單位：牛/庫（N / C）（3）電場強度的理解 矢量性：場強是矢量，英大

4、小按左義式q計算即可，其方向規(guī)左為正電荷在該點的受力方向。負電荷受電場力方向與該點場強方向相反。 唯一性：電場中某一點處的電場強度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，與放不放檢驗電荷以及放入檢驗電荷的正、負電量的 多少均無關，既不能認為&與刀成正比，也不能認為總與Q成反比。（4）電場強度和電場力的比較 由電場強度的左義式勺,可導出電場力F=qEo只要場源確泄，電場中某一點的電場強度的大小和方向就都唯一地確泄了。若知道某點 的電場強度的大小和方向，就可求出電荷在該點受的電場力的大小和方向。 電場力是由電荷和場強共同決立的，而場強是由電場本身決泄的。例如一

5、個靜電場中某一確定的點，場強E的大小和方向都是唯一確泄的，但是放在該點 的電荷受到的電場力的大小，隨這個電荷的電量而變化，所受電場力的方向因這個電荷電性 的相反而不同，必須引起注意！說明：雖然 9 ,但場強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，因為電場強度不是電場力，電場中某點的電場強度，既與試探電荷的電荷量q 無關，也與試探電荷的有無無關。因為即使無試探電荷存在，該點的電場強度依然是原有的 值。知識點二：點電荷的電場要點詮釋：1、點電荷Q在真空中形成的電場0_大?。篍=k, Q為場源點電荷，r為考察點與場源電荷的距離。方向：正電荷受電場力的方向為該點場強方向可見，

6、在點電荷形成的電場中，在以點電荷為球心的球而上的各點電場強度大小相等, 但方向不同。2.兩個關于場強公式的比較別式 區(qū)公物理含義引入過程適用范囤備注E=-q是電場強度大小的定義式由比值法引入.E與F、 q無關，反映某點電場 的性質適用于一 切電場電場強度由場木身決定，與試探電荷無關 不能理解為E與F成正比，與q成反比E = k是真空中點電荷場 強的決定式E=-由q和用侖二什導出真空中的 點電荷廠告訴人們場強大小的決定因貝E=-是q和“而q則不能。知識點三：勻強電場要點詮釋：電場中各點場強的大小相等、方向相同的電場就叫勻強電場.兩等大、正對且?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、是勻強電 場。知識點四：電場線要點詮釋：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)左電場線上每點的場強方向沿該點的切 線方向，也就是正電荷在該點受電場力的方向（負電荷受力方向相反）。曲線的疏密表示電 場的強弱。如圖所示為某電場的一組電場線，不同點的場強的方向可以作該點的切線得到，場強的 大小可以根據不同的區(qū)域的電場線的疏密程度判斷得到，電場線密的地方場強大。從圖中可 以看出B點的電場強度大小大于C點的電場強度的大小。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弱，

8、并不是帶電粒子在電場中的運 動軌跡。帶電粒子的運動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動時初速度不同，得到的運動軌跡可以有無數種。 只有當電場線是直線，而帶電粒子又只受電場力作用時運動軌跡才有可能與電場線重合。2、電場線的特點 電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向. 電場線的疏密反映電場強度的大?。ㄊ枞趺軓姡? 靜電場中電場線始于正電荷或無窮遠，止于負電荷或無窮遠，它不封閉，也不在無電 荷處中斷。 任意兩條電場線不會在無電荷處相交（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正點電荷發(fā)散狀越靠近點電荷處，電場

9、線越密，電場強度E越大 以場源電荷為圓心一定長度為半徑的圓周上的各/ 場強的大小相同.方向不同負點電荷jz會聚狀等址同號電 荷相斥狀電荷連線的中點處電場強度E=0電荷連線的中垂線上各點的電場強度與中垂線共線等罐異號電 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電場平行的、等間 距的、同向的 直線電場強度處處相等4、電場線的疏密和場強的關系的常見情況按照電場線的畫法的規(guī)泄，場強大的地方電場線密，場強小的地方電場線疏。在圖中,EaEo但若只給一條直電場線，如圖所示，A. B兩點的場強大小無法由疏密程度來確泄.對此 情況可有多種推理判斷： 若

10、是正點電荷電場中的一根電場線，則EaEB0 若是負點電荷電場中的一根電場線，則有Ea氐B.粒子帶正電，axa5思路點撥：判斷粒子電性，可以根據它受到的電場力與電場強度的方向，若方向相同， 則帶正電荷：若相反，則帶負電荷。解析：根據做曲線運動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，所以是粒子帶負電；F在兩處的加速度大小，則根據圧以 配，所以只需判斷在A、B兩處的電場強度大小即可。根據電場線疏密有EaVE，所以av%。答案：D類型三：電場強度的疊加* 3.如圖所示，真空中，帶電荷量分別為+Q和一Q的點電荷A、B相距則:（1）兩點電荷連結的中點0的電場

11、強度多大？（2）在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B兩點都為:r的（T點的電場強度如何？AB+ Q O -Q思路點撥：分別求岀+Q和一Q在某點的電場強度大小和方向，然后根據電場強度的疊加 原理，求出合場強。解析：（1）如圖（1）所示，A、B兩點電荷在0點產生的電場強度方向相同，由A-B。A HE+ QOEb_Q圖A、B兩點電荷在0點產生的電場強度：（川2）尸o所以0點的場強為：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點的夕=初=0 =算合場強廠，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，由總結升華：（1）因為電

12、場強度是矢量，所以求電場強度時應該既求出大小，也求出方向。（2）在等量異種電荷連線的垂直平分線上，中點的電場強度最大，兩邊呈對稱分布，離 中點越遠，電場強度越小，電場強度的方向都相同，平行于兩電荷的連線由正電荷指向負電 荷的方向。理論證明：設等量異種電荷帶電量分別為Q，相距為2r,分別在P點產生場強為E。I 盼、0%QQQco32 &有 E0=k2 =k ”2Q_可以得到：E=2EoCos0 =2kcos50Q則在中點，即當0=0時E=2E尸2k八在其它點上，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的電場強度有什么特點？解析：因為是等量

13、同種電荷，設帶電量為Q,相距為2r,分別在P點產生場強為E。QQcos2 &有 E0=kEs。若是負點電荷電場中的一 根電場線，則有E,E”若是勻強電場中的一根電場線，則有Ea=ESo選項BC錯誤，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點的電場強度一泄 大于b點的電場強度。再由點電荷的電場線分布可以知道，選項AC正確。5. B解析：點電荷產生的場強川o由于QAQ：,所以EfE=之點只能在Q：、Q：連線中間或Q：的右側出現，而前者E存2E：,后者E滬0,所以B選項正確。6. & 水平向左（或垂直薄板向左）解析：由于a點的電場強度為零，則點電荷+q在a點的電場強度E：和帶電薄板在a點產 生的電場強度氐大小相等，即E：=Ea，方向相反，由于a、b兩點相對薄板對稱，所以b點產生的電場強度和a點的電場強度匕等值反向。則兔一&_了 ,方向和點電荷q產生的電場強度E,方向相同。