1、1.2电场高中物理高中物理 选修选修-弹力和摩擦力都是在两个物体相互接触弹力和摩擦力都是在两个物体相互接触的情况下发生的。的情况下发生的。而两个物体没有接触，而两个物体没有接触，就可以发生静电力的作用。就可以发生静电力的作用。那么，电荷那么，电荷间的相互作用是通过什么发生的？间的相互作用是通过什么发生的？问题的提出问题的提出第二节第二节 电场电场一、电场一、电场 1 1、定义：、定义：电荷的周围电荷的周围存在一种特殊的物质，叫做电场。存在一种特殊的物质，叫做电场。2 2、基本性质基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用。：对放入其中的电荷有电场力的作用。3 3、说明：、说明：场的概念的建立，是
2、人类对客观世界认识的场的概念的建立，是人类对客观世界认识的一个重要进展。一个重要进展。现在，人们已经认识到，实物和场是物现在，人们已经认识到，实物和场是物质存在的两种不同形式，虽然我们看不见电场和磁场，质存在的两种不同形式，虽然我们看不见电场和磁场，但它们但它们是客观存在的物质是客观存在的物质。电场电场电荷电荷A电荷电荷B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：如图，如图，电荷电荷Q Q周围存在电场，把周围存在电场，把试探电荷试探电荷q q放放入电场中入电场中A A、B B两点，电荷两点，电荷q q要受到电场力要受到电场力F FA A、F FB B的作用，反映了
3、电场具有力的性质。电荷的作用，反映了电场具有力的性质。电荷q q在在A A、B B两点受到的作用力两点受到的作用力F FA A、F FB B大小是否相等？大小是否相等？解析解析 根据库仑定律根据库仑定律 r rA A r F FB BF=kQ1Q2r2可知，可知，FA BA+q+Q+q FB二、电场强度二、电场强度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。怎样来表示电场的强弱？能否直接用电怎样来表示电场的强弱？能否直接用电场力的大小来表示电场的强弱？场力的大小来表示电场的强弱？结论结论:F/qF/q能反映电场中某点电场的能反映电场中某点电场的力力的性质的性质电场的强弱电场的强弱。2.2.电场中电场中不同不同的点，同一电荷所受力也的点，同一电荷所受力也不同，比值不同，比值F/qF/q一般是一般是不同不同的。的。1.1.电场中的电场中的同同一点，不同电荷所受力不同，一点，不同电荷所受力不同，比值比值
5、F/qF/q是是一定一定的的。问题问题21 1、定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力、定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。2、公式：、公式：3、单位：牛每库，符号是、单位：牛每库，符号是N/C。牛牛/库（库（N/C）4、物理意义：描述、物理意义：描述电场电场力的性质力的性质。F=qE。也可以说是描述电。也可以说是描述电 场场强弱的强弱的。5、大小决定因素：、大小决定因素：由电场本身决定，由电场本身决定，与与q、F无关。无关。6、方向：、方向：规定规定正电荷正电荷所受的电场力的方
6、向所受的电场力的方向为电场强度的方向。为电场强度的方向。FEq=7 7、说明：用比值定义物理量、说明：用比值定义物理量 在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研究对象的某种性质。例：究对象的某种性质。例：速度速度加速度加速度功率功率密度密度 电阻电阻电场强度电场强度 它们共同的特点：用比值定义的物理量只与比值有它们共同的特点：用比值定义的物理量只与比值有关，而与比值中的两物理量无关。关，而与比值中的两物理量无关。svt=vatD=Wpt=mVr=URI=FEq=例例1：电场中有一点电场中有一点P，下列哪些说法是正确的是正确的？A 若放在放
7、在P点的检验电荷检验电荷的电量减半电量减半，则P点点的场强场强减半减半。B 若P点点没有没有检验电荷检验电荷，则P点点的场强为零场强为零。C P点的场强越大场强越大，则同一电荷同一电荷在P点受到的电场力受到的电场力越大越大。D P点的场强方向场强方向为检验电荷检验电荷在该点的受力方向该点的受力方向。答案：答案：C例例2 由由电场强度电场强度的的定义式定义式 可知，在可知，在电场中电场中的的同一点同一点：A 电场强度电场强度E与与F成成正比正比，跟跟q成反比成反比。B 无论无论检验电荷检验电荷的的q值值（不为零）（不为零）如何变化如何变化，F与与q的的比值比值始终不变始终不变。C 电场中电场中某
8、一点的某一点的场强为零场强为零，则则处在该点的电荷处在该点的电荷受受到的到的电场力一定为零电场力一定为零。D 一个不带电不带电的的小球小球在在P点受到的点受到的电场力为零电场力为零，则，则P点的点的场强一定为零场强一定为零。答案：答案：BCqFE 例例3：真空中：真空中两个正点电荷A、B所带所带电量电量皆为皆为Q，且相距为且相距为r,则距离则距离A为为r/3处的处的P点点的电场强电场强度度为多少为多少？AB+Q+QPEAEB解解：A A、B B都在都在P P点产生电场点产生电场，且且两个场强方向相反两个场强方向相反。2rQKE 因为：222427rKQrQKrQKEBAP所以：答答：P P点场
9、强为点场强为27KQ/4r27KQ/4r2 2.练习：练习：在电场中在电场中A A处放点电荷处放点电荷+q+q，其受电场力为，其受电场力为F F，方向向左，则，方向向左，则A A处场强大小处场强大小 ，方，方向为向为 ；若将；若将A A处放点电荷为处放点电荷为2q2q，则，则该处电场强度大小为该处电场强度大小为 ，方向，方向为为 。Fq向左向左Fq向左向左 三、电场力正电荷的电场力方向与场强方向相同正电荷的电场力方向与场强方向相同 F FqEqE负电荷的电场力方向与场强方向相反负电荷的电场力方向与场强方向相反四、电场线四、电场线1 1、问题：、问题：我们可以用什么方法来我们可以用什么方法来形象
10、地形象地描述电场呢？描述电场呢？2、定义：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的、定义：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线就叫做电场线。如下图就叫做电场线。如下图3 3、作用：、作用：切线方向表示切线方向表示E的方向；的方向；曲线的曲线的疏密表示疏密表示E的大小的大小4、电场线的模拟：、电场线的模拟：不同电场中，电场场强分布不同，不同电场中，电场场强分布不同，它们的电场线形状也不一样，它们的电场线形状也不一样，下面下面是几种电场的电场线是几种电场的电场线 几种常见电场的电场线分布几种常见电场的电场线
11、分布特点：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，、以点电荷为球心作个球面，电场线处处电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。方向不同。5 5、几种常见电场中电场线的分布情况、几种常见电场中电场线的分布情况 （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特点：特点：a a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且
12、总与中垂面（中垂线）垂直方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直（2 2）等量异种点电荷形成的电场中的电场）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布线分布c c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点中点0 0等距离各点场强相等。等距离各点场强相等。3 3、等量同种点电荷形成的电场中电场中电、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况场线分布情况特点：特点：a a、两点电荷连线中点、两点电荷连线中点OO处场强为处场强为0 0b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀 疏，但场强并不为疏，但场强并不为0 0c c、两
13、点电荷连线的中点到无限远电场线先、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏变密后变疏6 6、电场线的特点：电场线的特点：（1）电场线从正电荷或无限远出发，电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；终止于无限远或负电荷；（2）电场线在电场中电场线在电场中不相交；不中断，不闭合不相交；不中断，不闭合（3）电场线越）电场线越密密的地方，场强越的地方，场强越大大;电场线越电场线越稀稀的的地方，场强越地方，场强越小小；（4 4）电场线是）电场线是假想假想线，不是真实存在的线，不是真实存在的。五、匀强电场五、匀强电场1 1、定义：电场强度、定义：电场强度大小和方向都相同的电场大小和方向都相同的
14、电场2、电场线分布图：、电场线分布图：3、电场线电场线特点：特点：匀强电场是大小和方向都相同的电场，故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匀强电场的电场线是平行等距平行等距的直线的直线说明：说明：平行但间距不均匀的电场是不存在的平行但间距不均匀的电场是不存在的匀强电场匀强电场abc(1)Ea=Eb=Ec abc abc(3)(4)EaEbEcEaEcEbEc1.1.电场电场(1)(1)产生：产生：电荷周围空间存在电场电荷周围空间存在电场(2)(2)性质：性质：对处在场中的电荷有电场力的作用。对处在场中的电荷有电场力的作用。2 2电场强度电场强度E E：描述电场强弱和方向描述电
15、场强弱和方向的物理量的物理量 （1 1）定义）定义:E=F/q:E=F/q（2 2）单位：）单位：N/C N/C （3 3）方向：）方向：与正电荷与正电荷在该点受电场力在该点受电场力方向相同方向相同（4 4）电场中某一点的场强）电场中某一点的场强由本身决定由本身决定，与放入电场的，与放入电场的 电荷无关。电荷无关。3 3电场线：电场线：（1 1）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷（2 2）疏密疏密表示电场强度的相对表示电场强度的相对大小。疏处小，密处大大小。疏处小，密处大（3 3）切线表示方向）切线表示方向4 4、匀强电场：匀强电场
16、：大小和方向都相同的电场。大小和方向都相同的电场。电场线是电场线是平行等距平行等距的直线的直线小小 结结.+Q.AB+q+q 例、例、如图，在电荷如图，在电荷Q Q周围跟周围跟Q Q距距离相等的不同点离相等的不同点A A、B B放上试探电荷放上试探电荷q q，电荷，电荷q q受到的电场力的大小是否受到的电场力的大小是否相等？相等？A A、B B两点的电场强度是否相两点的电场强度是否相同？同？解析解析 试探电荷试探电荷q q在在A A、B B两点所受的电场力大两点所受的电场力大小相等，但方向不同，所以小相等，但方向不同，所以A A、B B两点的电场强两点的电场强度不相同。度不相同。课堂练习和课外
17、作业课堂练习和课外作业1答答:这种说法不正确。电场线的切线这种说法不正确。电场线的切线方向是正电荷在电场中受力的方向。方向是正电荷在电场中受力的方向。2答：这个电场强度的方向竖直向下。答：这个电场强度的方向竖直向下。3答：答：A带负电荷，带负电荷，B带正电荷。带正电荷。课外作业课外作业：P P9 9 问题与练习问题与练习 2 2、3 3、4 44答：答：（1）B点电场最强，点电场最强，C点电场最弱。点电场最弱。（2）各点的电场强度方向如）各点的电场强度方向如左图左图。（3）一个带负电的点电荷放在）一个带负电的点电荷放在A、B、C上，它所受电场力的方向如上，它所受电场力的方向如右右图所示。图所示
18、。练习练习1、电场强度的定义式为、电场强度的定义式为E=F/q，则（，则（）A、它只适用于点电荷产生的电场、它只适用于点电荷产生的电场B、无论检验电荷的、无论检验电荷的q值如何变化，值如何变化，F与与q的比值对电场的比值对电场 中同一点来讲是不变的中同一点来讲是不变的C、电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的、电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的 电场力成正比电场力成正比D、场强方向与检验电荷的极性有关、场强方向与检验电荷的极性有关B2、下列关于场强的说法正确的是：、下列关于场强的说法正确的是：A、公式、公式E=F/q适用于任何电场适用于任何电场B、公式公式E=F/q只只适用于点电荷
19、产生的电场适用于点电荷产生的电场C、在一个以点电荷、在一个以点电荷Q为中心，为中心，r为半径的球面上，各为半径的球面上，各 处的场强都相同处的场强都相同D、空间某点的电场强度、空间某点的电场强度E与放在该处的点电荷所受的与放在该处的点电荷所受的 电场力电场力F成正比，与点电荷的电荷量成正比，与点电荷的电荷量q成反比成反比A3、关于电场线的几种说法中，正确的是：、关于电场线的几种说法中，正确的是：A、沿电场线方向，场强必定越来越小；、沿电场线方向，场强必定越来越小；B、在复杂电场中的电场线是可能相交的；、在复杂电场中的电场线是可能相交的；C、点电荷在电场中的运动轨迹一定跟电场线相重合；、点电荷在
20、电场中的运动轨迹一定跟电场线相重合；D、电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力就、电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力就 越大越大D4、如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场、如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条直线上有线，在这条直线上有a、b两点，用两点，用Ea、Eb表示表示a、b两两点电场强度的大小，则：点电场强度的大小，则：A、a、b两点的场强的方向相同；两点的场强的方向相同；B、电场线是直线，可知、电场线是直线，可知Ea=Eb；C、不知、不知a、b附近的电场线分布，附近的电场线分布，Ea、Eb的大小不能的大小不能 确定；确定；D、电场线从、电场线从a指
21、向指向b，所以，所以EaEbACab5 5、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点的场强减半。点的场强减半。B B 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点受到的电场力越大。点受到的电场力越大。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C6 6、真空中有一电场，在电场中的、真空中有一电场，在电场中的P P点放一
22、电量为点放一电量为 4 41010-9-9C C的的试探试探电荷，它受到的电场力电荷，它受到的电场力2 2 1010-5-5NN，则则P P点的场强度点的场强度 N/CN/C；把；把试探试探电荷的电量电荷的电量减少为减少为2 2 1010-9-9C C，则检验电荷所受的电场力为，则检验电荷所受的电场力为 NN。如果把这个如果把这个试探试探电荷取走，则电荷取走，则P P点点的电场强度为的电场强度为 N/CN/C。5103110-551037 7、在真空中有两个点电荷、在真空中有两个点电荷q q1 1和和q q2 2，分别位于，分别位于A A和和B B，相距相距20 cm20 cm，q q1 1为
23、为4 41010-8-8 C C，q q2 2为为8 81010-8-8 C C。则。则在在ABAB连线上连线上A A点的外侧离点的外侧离A A 点点20 cm20 cm处的处的D D点场强大点场强大小、方向如何小、方向如何?4.54.510103 3 N/C N/C，方向由，方向由D D指向指向A A。8 8：如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说：如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是：（法正确的是：（）A A、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、
24、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ABB9 9：如图为一条电场线，下列说法正确的是：（：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 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A
25、BC1010、电场中某点的场强是、电场中某点的场强是4.04.010104 4 N/CN/C，电荷量为，电荷量为+5.0+5.01010-8-8 C C的点电荷在该点受到的电场力是多大？的点电荷在该点受到的电场力是多大？电场力的方向与场强的方向是相同还是相反？电荷电场力的方向与场强的方向是相同还是相反？电荷量为量为-5.0-5.01010-8-8 C C的点电荷在该点受到的电场力是多的点电荷在该点受到的电场力是多大？电场力的方向与场强的方向是相同还是相反？大？电场力的方向与场强的方向是相同还是相反？解：电荷量为解：电荷量为+5.0+5.01010-8-8 C C的点电荷在该点受到的的点电荷在该
26、点受到的电场力为电场力为F=Eq=4.0F=Eq=4.010104 45.05.01010-8-8 N=2.0N=2.01010-3-3 N N电场力的方向与场强的方向相同。电场力的方向与场强的方向相同。电荷量为电荷量为-5.0-5.01010-8-8 C C的点电荷在该点受到的电场的点电荷在该点受到的电场力大小仍为力大小仍为2.02.01010-3-3 N N，方向与场强的方向相反。，方向与场强的方向相反。11 11：正检验电荷：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点作减速运点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可动，且运动的加速度值越来越小（重力不
27、计），则可以确定它所处的电场可能是：（以确定它所处的电场可能是：（）ABCDPQPQPQPQCabABa1212：如图：如图a a所示，所示，A A、B B是一个点电荷产生的电场的电场是一个点电荷产生的电场的电场线，如图线，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两处的检验电荷两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，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
