1、第一章静电场 第三节 电场强度一一. .电场：电场：1 1、定义、定义: : 存在于带电体周围的特殊存在于带电体周围的特殊物质物质。2 2、基本性质：、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种力对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫叫电场力电场力。电场电场电荷电荷A电荷电荷B3、用场的观点分析电荷、用场的观点分析电荷A和和B间的相互作用：间的相互作用： 1 1）、检验方法：）、检验方法：把一个带电体放入其中，看是否受到把一个带电体放入其中，看是否受到力的作用。力的作用。二二. .电场强度：电场强度： 1、电场的检验、电场的检验用什么可以检验空间存在看不见又摸用什么可以检验空间存在看不见又摸不着
2、的电场？不着的电场？2 2）、检验电荷：）、检验电荷：能否就用检验电荷所受的电场力来描能否就用检验电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱？述某点电场的强弱？ 用来检验电场的电量很小（不影响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）原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷称检验电荷，也称试探电荷的电荷称检验电荷，也称试探电荷。不同的电荷在电场中同一点所受的电不同的电荷在电场中同一点所受的电 场力场力不同不同,但电场中同一点的电场是一定的但电场中同一点的电场是一定的, 因此不因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱能用电场力的大小来表示电场的强弱猜想：猜想：能否用电场力的大小表示
3、电场的强弱？能否用电场力的大小表示电场的强弱？ 电荷电荷q在距在距Q较较近的近的A点，受到点，受到的电场力大的电场力大. 电荷电荷q在距在距Q较较远的远的B点，受到点，受到的电场力小的电场力小.同一试探电荷同一试探电荷q q在电场中的不同点在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同受到的电场力的大小是否相同? ?F/qF/q这个比值由电荷这个比值由电荷q q在电场中的位置所决定，在电场中的位置所决定，跟电荷跟电荷q q无关，是反映电场性质的物理量。无关，是反映电场性质的物理量。实验表明，在电场中的同一点，比值实验表明，在电场中的同一点，比值F/qF/q是恒定是恒定的；在电场中的不同点，比值的；
4、在电场中的不同点，比值F/qF/q一般是不同的。一般是不同的。在物理学中，就用比值在物理学中，就用比值F/qF/q来表示电场的强弱。来表示电场的强弱。2.2.电场强度：电场强度： 1 1）、）、 定义：定义：放入电场中某点的电荷受到的放入电场中某点的电荷受到的电场力电场力与与它所带电荷量它所带电荷量的比值，叫做这一点的电的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强。场强度，简称场强。 （定义）定义）2 2）、）、 公式公式：FEq3 3）、）、 单位单位： 牛顿牛顿/ /库仑库仑（N/C）4 4）、）、 方向：方向： 跟正电荷在该点所受电场力跟正电荷在该点所受电场力 F F 的方向的方向相同相同矢量
5、矢量（适用于任意电场）（适用于任意电场）(V/m)+Q+qFE+Q-qFE根据规定：根据规定：负电荷负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向点的场强方向相反相反。d.场强的矢量性：场强的矢量性：-Q+qFE-Q-qEF物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同所受的静电力的方向相同例例.在电场中在电场中A处放点电荷处放点电荷+q，其受电场，其受电场力为力为F，方向向左，则，方向向左，则A处场强大小处场强大小为为 ，方向为，方向为 ；若将；若将A处放点处放点电荷为
6、电荷为2q，则该处电场强度大小，则该处电场强度大小为为 ，方向为，方向为 。Fq向左向左Fq向左向左5 5）、电场强度的物理意义：）、电场强度的物理意义： 电场强度是电场强度是描述电场描述电场本身的力的性质的物本身的力的性质的物理量，反映电场理量，反映电场中某一点的电场性质，中某一点的电场性质，其大小其大小表示电场的强弱，表示电场的强弱，由产生电场的由产生电场的场源电荷场源电荷和和点点的位置的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于决定，与检验电荷无关。数值上等于单单位电荷位电荷在该点所受的电场力。在该点所受的电场力。三、点电荷的电场三、点电荷的电场 电场强度的叠加电场强度的叠加点电荷点电荷Q Q
7、在真空中形成的电场中，不同点的场强是在真空中形成的电场中，不同点的场强是不同的，那么场强的大小由什么因素决定？不同的，那么场强的大小由什么因素决定？ 解析解析 在点电荷在点电荷Q Q形成的电场中，在距离形成的电场中，在距离Q Q为为r r的的P P点放一试探电荷点放一试探电荷q qF = kQqr2根据库仑定律，根据库仑定律，q q受到的库仑力的大小受到的库仑力的大小: :E =E =F Fq q= kQr2又由电场强度的定义可得出又由电场强度的定义可得出P P点的场强点的场强E E的大小的大小：1、点电荷的电场、点电荷的电场大小：大小：2QEkr适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义FEq2Q
8、Ekr定义式，适定义式，适用于一切电用于一切电场场仅对点电荷仅对点电荷的电场适用的电场适用q是检验电是检验电荷，荷，E与与q无关无关Q是场源电是场源电荷，荷，E与与Q成正比成正比2 2、FEq2QEkr和的区别： 如果有几个点电荷同时存在，在几个点如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的场电荷共同形成的电场中，如何求某点的场强？强？ 3 3、电场的叠加、电场的叠加: : 在几个点电荷共同形成的电场中，某点的在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。场强的矢量和，
9、这叫做电场的叠加原理。+Q1-Q2P 1 1） 如图，如图，P P点的场强，等于点的场强，等于+Q+Q1 1在该点产生在该点产生的场强的场强E E1 1和和-Q-Q2 2在该点产生的场强在该点产生的场强E E2 2的矢量和。的矢量和。 .E1E2EQrPrQP2QEkr2）、一个半径为）、一个半径为R的的均匀均匀带电球体（或球带电球体（或球壳）在外部产生的电场壳）在外部产生的电场与一个位于与一个位于球心的、电球心的、电荷量相等的荷量相等的点电荷产生点电荷产生的电场相同的电场相同四、电场线四、电场线 1 1、定义：、定义：电场线是用来形象地描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。述
10、电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的电场线上每一点的切线方向切线方向，都和该，都和该点的点的场强方向场强方向一致。一致。2 2、电场线的特征、电场线的特征1 1）、电场线）、电场线密密的地方场强的地方场强强强，电场线，电场线疏疏的地方场强的地方场强弱弱2 2）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的）、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）无穷远处正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点点3 3）、电场线不会相交，也不会相切）、电场线不会相交，也不会相切4 4）、电场线是）、电场线是假想假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中
11、并不存在5 5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的）、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运动轨迹之间没有必然联系特点：特点：a a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，、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。在此球面上场强大小处处相等，方向不同。3 3、几种常见电场中电场线的分布及特点、几种常见电场中电场线的分布及特点 1 1）、正、负点电荷的电场中电场线的分布）、正、负点电荷的电场中电场线的分布2 2）、等量异种点电荷
12、形成的电场中的）、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布电场线分布3 3）、等量同种点电荷形成的电场中电场中）、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况电场线分布情况4 4）、匀强电场）、匀强电场特点：特点：a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，、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故匀强电场的电场线是平行等距同向平行等距同向的直的直线线b b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行与电场线平行例：如图，是静电场的一部分电场线的分布，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：（下列说法正确的是：（ ）A A
13、、这个电场只能是负电荷的电场、这个电场只能是负电荷的电场B B、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处受到的电场力两处受到的电场力F FB BFFA AC C、点电荷、点电荷q q在在A A、B B两处的加速度大小，两处的加速度大小，a aA AaaB B （不计重力）（不计重力）D D、负电荷在、负电荷在B B点处受到的电场力方向沿点处受到的电场力方向沿B B点切点切 线方向线方向ABB 电场中有一点电场中有一点P P，下列哪些说法正确的是（，下列哪些说法正确的是（ ）A A 若放在若放在P P点的试探电荷的电量减半，则点的试探电荷的电量减半，则P P点点的场强减半。的场强减半。B B
14、若若P P点没有点没有试探试探电荷，则电荷，则P P点的场强为零。点的场强为零。C PC P点的场强越大，则同一电荷在点的场强越大，则同一电荷在P P点受到的点受到的电场力越大。电场力越大。D PD P点的场强方向为点的场强方向为试探试探电荷在该点的受力方向电荷在该点的受力方向C课堂训练课堂训练例：如图为一条电场线，下列说法正确的是：例：如图为一条电场线，下列说法正确的是：（ ）A A、E EA A一定大于一定大于E EB BB B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 E EA A=E=EB BC C、A A点电场方向一定由点电场方向一定由A A指向指向B
15、BD D、ABAB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定ABC例：正检验电荷例：正检验电荷q q在电场中在电场中P P点处开始向点处开始向QQ点作点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力减速运动，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：不计），则可以确定它所处的电场可能是：（ ）ABCDPQPQPQPQCabABa例：如图例：如图a a所示，所示，A A、B B是一个点电荷产生的电场是一个点电荷产生的电场的电场线，如图的电场线，如图b b则是方向在电场线上，则是方向在电场线上，a a、b b两两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之处的检验电荷的电荷量
16、大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：（间的函数图线，则：（ ）A A、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在B B侧侧B B、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在A A侧侧C C、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在A A侧侧D D、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在B B侧侧qFbB小结n1、电场的基本性质：电场对放入其中电荷有力的作用。n2、电场强度En（1）定义：电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q的比值，就叫做该点的电场强度。n（2）定义式： E与F、q无关，只由电场本身决定。n（3）电场强度是矢量：大小：单位电荷受到的电场力。n
17、方向：规定正电荷受力方向规定正电荷受力方向，负电荷受力与E的方向相反。n（4）单位：N/C,V/m 1N/C=1V/mn（5）其他的电场强度公式 n 点电荷的场强公式：Q场源电荷n 匀强电场场强公式：d沿电场方向两点间距离n（6）场强的叠加：遵循平行四边形法则n3、电场线n（1）意义：形象直观描述电场强弱和方向理性模型，实际上是不存在的n（2）电场线的特点： n 电场线起于正（无穷远），止于（无穷远）负电荷n 不封闭，不相交，不相切n 沿电场线电势降低，且电势降低最快。一条电场线无法判断场强大小，可以判断电势高低。n 电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表面n（3）几种特殊电场的电场线E
