電場(chǎng)線 等勢(shì)面

1、幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線及等勢(shì)幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線及等勢(shì)面分布面分布人教版選修人教版選修3-1一、電場(chǎng)一、電場(chǎng)1 1電荷的周圍存在電荷的周圍存在_帶電體間的相互作用是帶電體間的相互作用是通過(guò)周圍的通過(guò)周圍的_發(fā)生的發(fā)生的2 2場(chǎng)和分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量場(chǎng)和分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式靜和動(dòng)量場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式靜電場(chǎng)是電場(chǎng)是_的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) 3電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有_的作用二、電場(chǎng)強(qiáng)度1定義：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的靜電力跟它的電荷量的_，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度2公式：E_.力力比值比值3

2、單位：牛/庫(kù)，符號(hào)_.4方向：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，規(guī)定某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟_在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的靜電力的方向跟該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向_人們經(jīng)過(guò)探索，發(fā)現(xiàn)可以用一些光滑的曲線來(lái)形象地表征電場(chǎng)。這樣的線就是電場(chǎng)線。英國(guó)物理學(xué)家法拉第首先引入了電場(chǎng)強(qiáng)度的圖象，他在電場(chǎng)中畫(huà)了一些線，使這些線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致，并使線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小法拉第稱為電力線即電場(chǎng)線。英國(guó)物理學(xué)家英國(guó)物理學(xué)家 法拉第法拉第（1791-18671791-1867） 三、電場(chǎng)線三、電場(chǎng)線 1 1、定義：、定義：電場(chǎng)線是用來(lái)形象地描電場(chǎng)線是用來(lái)形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向特性的一簇曲線。述

3、電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向特性的一簇曲線。電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向切線方向，都和該，都和該點(diǎn)的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向場(chǎng)強(qiáng)方向一致。一致。電場(chǎng)線越密的地方，場(chǎng)強(qiáng)越大；電場(chǎng)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。線越稀疏的地方，場(chǎng)強(qiáng)越小。EAEBECE EA A EEB B E EC C 電場(chǎng)線畫(huà)法規(guī)定及性質(zhì) 電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致場(chǎng)強(qiáng)方向一致. .ABC2 2、電場(chǎng)線的特征、電場(chǎng)線的特征1 1）、靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電）、靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線起于正電荷止于負(fù)電荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場(chǎng)線荷，孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電

4、場(chǎng)線止于（或起于）無(wú)窮遠(yuǎn)處點(diǎn)止于（或起于）無(wú)窮遠(yuǎn)處點(diǎn)2 2）、電場(chǎng)線不會(huì)相交，也不會(huì)相切）、電場(chǎng)線不會(huì)相交，也不會(huì)相切3 3）、電場(chǎng)線）、電場(chǎng)線密密的地方場(chǎng)強(qiáng)的地方場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)，電場(chǎng)線，電場(chǎng)線疏疏的地的地方場(chǎng)強(qiáng)方場(chǎng)強(qiáng)弱弱4 4）、電場(chǎng)線是）、電場(chǎng)線是假想假想的，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在的，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在5 5）、電場(chǎng)線不是閉合曲線，且與帶電粒子在）、電場(chǎng)線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒(méi)有必然聯(lián)系電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡之間沒(méi)有必然聯(lián)系特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、離點(diǎn)電荷越近、離點(diǎn)電荷越近, ,電場(chǎng)線越密電場(chǎng)線越密, ,場(chǎng)強(qiáng)越大場(chǎng)強(qiáng)越大. .b b、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面,

5、 ,電場(chǎng)線處處與電場(chǎng)線處處與球面垂直球面垂直, ,在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向不同方向不同. .3.3.幾種常見(jiàn)電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布及特點(diǎn)幾種常見(jiàn)電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布及特點(diǎn)正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、沿點(diǎn)電荷的連線、沿點(diǎn)電荷的連線, ,場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大. .b b、兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線）上、兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線）上, ,場(chǎng)強(qiáng)方場(chǎng)強(qiáng)方向均相同向均相同, ,且總與中垂面（中垂線）垂直且總與中垂面（中垂線）垂直. .等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線分布分

6、布c c、在中垂面（中垂線）上、在中垂面（中垂線）上, ,與兩點(diǎn)電荷連線的中與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)點(diǎn)0 0等距離各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等等距離各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等. .1 1、兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)、兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)先先變小后變大變小后變大. .電場(chǎng)線方向從正電電場(chǎng)線方向從正電荷指向負(fù)電荷荷指向負(fù)電荷2 2、兩點(diǎn)電荷連線的中垂面、兩點(diǎn)電荷連線的中垂面（中垂線）上，電場(chǎng)線方向（中垂線）上，電場(chǎng)線方向均相同，場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，均相同，場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面（線）垂直，且總與中垂面（線）垂直，在中垂線上到兩點(diǎn)電荷中點(diǎn)在中垂線上到兩點(diǎn)電荷中點(diǎn)O O點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等。點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等。等量異種點(diǎn)電荷

7、的電場(chǎng)強(qiáng)度等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度3 3、在中垂面（線）、在中垂面（線）上從上從O O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)，點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)，電場(chǎng)線變疏，即場(chǎng)強(qiáng)電場(chǎng)線變疏，即場(chǎng)強(qiáng)逐漸變?nèi)?，到無(wú)窮遠(yuǎn)逐漸變?nèi)?，到無(wú)窮遠(yuǎn)處減小為處減小為0.0.等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布情況線分布情況特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O O處場(chǎng)強(qiáng)為處場(chǎng)強(qiáng)為0.0.b b、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀 疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為0.0.c c、兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先、兩點(diǎn)電

8、荷連線的中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先變密后變疏變密后變疏. .等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度1 1、兩點(diǎn)電荷連線上電場(chǎng)強(qiáng)、兩點(diǎn)電荷連線上電場(chǎng)強(qiáng)弱弱- -強(qiáng)，中點(diǎn)強(qiáng)，中點(diǎn)O O處場(chǎng)強(qiáng)為零處場(chǎng)強(qiáng)為零2 2、兩點(diǎn)電荷連線中垂面、兩點(diǎn)電荷連線中垂面（線）上，場(chǎng)強(qiáng)方向總沿（線）上，場(chǎng)強(qiáng)方向總沿面（線）遠(yuǎn)離面（線）遠(yuǎn)離 O O（等量正（等量正電荷）電荷）3 3、在中垂面（線）上從、在中垂面（線）上從O O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)，電場(chǎng)線先變點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)，電場(chǎng)線先變密后變疏，即場(chǎng)強(qiáng)先變強(qiáng)密后變疏，即場(chǎng)強(qiáng)先變強(qiáng)后變?nèi)酢：笞內(nèi)?。勻?qiáng)電場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng)，、勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng)，故勻強(qiáng)電

9、場(chǎng)的電場(chǎng)線是故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距平行等距的直線的直線. .b b、電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)方、電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行向與電場(chǎng)線平行. .光芒四射，光芒四射，發(fā)散狀發(fā)散狀眾矢之的，眾矢之的，匯聚狀匯聚狀勢(shì)不兩立，勢(shì)不兩立，相斥狀相斥狀手牽手，心連手牽手，心連心，相吸狀心，相吸狀平行的、等間距平行的、等間距的、同向的直線的、同向的直線電場(chǎng)線認(rèn)識(shí)的兩個(gè)誤區(qū)(1)誤認(rèn)為電場(chǎng)線客觀存在電場(chǎng)中實(shí)際并不存在電場(chǎng)線，電場(chǎng)線是形象描述電場(chǎng)的有效工具，用虛擬的圖線描述抽象的物理概念的做法是科學(xué)研究中一種重要的思想方法(2)誤認(rèn)為電場(chǎng)線就是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡四、等勢(shì)面四、等勢(shì)面電場(chǎng)

10、中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系：等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系：（1）電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高）電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高 的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面問(wèn)題：等勢(shì)面能相交、相切嗎？問(wèn)題：等勢(shì)面能相交、相切嗎？（2）等差等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度）等差等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度 E越大越大類比地理等高線類比地理等高線等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，越向外越稀疏。是兩簇對(duì)稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)是兩簇對(duì)稱曲面，兩點(diǎn)電荷連線的中垂面是一個(gè)等勢(shì)面（電勢(shì)為零），從正電荷到負(fù)電荷的

11、連線等勢(shì)面（電勢(shì)為零），從正電荷到負(fù)電荷的連線上電勢(shì)逐漸降低。上電勢(shì)逐漸降低。等勢(shì)面是兩簇對(duì)稱曲面，兩電荷的連線上中點(diǎn)電等勢(shì)面是兩簇對(duì)稱曲面，兩電荷的連線上中點(diǎn)電勢(shì)最低；中垂線上中點(diǎn)電勢(shì)最高，向兩側(cè)電勢(shì)逐勢(shì)最低；中垂線上中點(diǎn)電勢(shì)最高，向兩側(cè)電勢(shì)逐漸降低，以中點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)電勢(shì)相等。漸降低，以中點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)電勢(shì)相等。等勢(shì)面越密集的地方，等勢(shì)面越密集的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。電場(chǎng)強(qiáng)度越大。等勢(shì)面是與電場(chǎng)線垂直，間隔相等，相互平行的一簇平面。1某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖所示，帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示由M運(yùn)動(dòng)到N，以下說(shuō)法正確的是A粒子必定帶正電荷B由于M點(diǎn)沒(méi)有電場(chǎng)線，粒子在M

12、點(diǎn)不受電場(chǎng)力的作用C粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度D粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能小于在N點(diǎn)的動(dòng)能答案ACD2.如圖所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由AOB勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子除受電場(chǎng)力外，所受的另一個(gè)力的大小和方向變化情況是()A先變大后變小，方向水平向左B先變大后變小，方向水平向右C先變小后變大，方向水平向左D先變小后變大，方向水平向右答案：B解析 等量異種電荷電場(chǎng)線的分布如圖（a）所示.由圖中電場(chǎng)線的分布可以看出,從A到O,電場(chǎng)線由疏到密;從O到B,電場(chǎng)線從密到疏,所以從AOB,電場(chǎng)強(qiáng)度由小變大,再由大變小,而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線切線方向,為水平向右,如圖（b）所示.因電子處于平

13、衡狀態(tài),其所受合外力必為零,故另一個(gè)力應(yīng)與電子所受的電場(chǎng)力大小相等、方向相反.電子受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,即水平向左,且電子從AOB過(guò)程中,電場(chǎng)力由小變大,再由大變小,所以另一個(gè)力方向應(yīng)水平向右,其大小應(yīng)先變大后變小.所以選項(xiàng)B正確.3如圖所示，兩個(gè)等量的正電荷分別置于P、Q兩位置，在P、Q連線的垂直平分線上有M、N兩點(diǎn)，另有一試探電荷q，則()A若q是正電荷，q在N點(diǎn)的 電勢(shì)能比在M點(diǎn)的電勢(shì)能大B若q是負(fù)電荷，q在M點(diǎn)的 電勢(shì)能比在N點(diǎn)的電勢(shì)能大C無(wú)論q是正電荷，還是負(fù)電荷，q在M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)能一樣大D無(wú)論q是正電荷還是負(fù)電荷，q在M點(diǎn)的電勢(shì)能都比在N點(diǎn)的電勢(shì)能小答案AB4圖中的實(shí)線表示

14、電場(chǎng)線，虛線表示只受電場(chǎng)力作用的帶正電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子先經(jīng)過(guò)M點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)N點(diǎn)，可以判定()AM點(diǎn)的電勢(shì)大于N點(diǎn)的電勢(shì)BM點(diǎn)的電勢(shì)小于N點(diǎn)的電勢(shì)C粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大于 在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力D粒子在M點(diǎn)受到的電場(chǎng)力小于 在N點(diǎn)受到的電場(chǎng)力答案 AD5如圖所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面，在軸上有A、B兩點(diǎn)，則()AA點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)BA點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向CA點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)DA點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)答案 AD 由電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系可知，電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直，且從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面，作出相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)線分布，如右圖所示，則可知A、B兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)與x軸同向

15、，由電場(chǎng)線的疏密可知，A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EA小于B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EB，故正確選項(xiàng)為A、D.6如圖所示，虛線a、b、c表示O處點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，設(shè)兩相鄰等勢(shì)面的間距相等，一電子射入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，其中1、2、3、4是運(yùn)動(dòng)軌跡與等勢(shì)面的一些交點(diǎn)由此可以判定()A、電子在每個(gè)位置具有的電勢(shì)能與動(dòng)能的總和一定相等BO處的點(diǎn)電荷一定帶正電Ca、b、c三個(gè)等勢(shì)面的電 勢(shì)關(guān)系是a bcD電子運(yùn)動(dòng)時(shí)的電勢(shì)能先增大后減小答案AD7. 某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，圖中P、Q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別為EP和EQ，電勢(shì)分別為P和Q，則()AEPEQ，PQBEPEQ，PQCEPQDEPEQ，Pbcd，若不計(jì)粒子所受重力，則()A粒子一定帶正電B粒子的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)C粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò) 程中動(dòng)能先減小后增大D粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò) 程中電勢(shì)能增大答案B9.如圖所示，虛線如圖所示，虛線a、b和和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面，它們的電勢(shì)分別為電勢(shì)分別為 、 和和 ，一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌，一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線跡如實(shí)線KLMN所示。由圖可知：所示。由圖可知：A、粒子從、粒子從K到到L的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功B、粒子從、粒子從L到到M的過(guò)程中，電場(chǎng)力