1、第第3节电场及其描述节电场及其描述目标导航目标导航1.知道电荷的相互作用是通过电场发生的，知道电荷的相互作用是通过电场发生的，初步了解场是物质存在的形式之一初步了解场是物质存在的形式之一2理解电场强度的概念并会进行有关的计理解电场强度的概念并会进行有关的计算算(重点难点重点难点)3会用电场线描述各种典型电场会用电场线描述各种典型电场(重点重点)4了解点电荷的电场及匀强电场了解点电荷的电场及匀强电场一、电场及电场力一、电场及电场力1电荷的周围存在电荷的周围存在_，带电体间的相互，带电体间的相互作用是通过周围的作用是通过周围的_发生的发生的2电场的基本性质是对处在其中的电场的基本性质是对处在其中的
2、_有有力的作用力的作用电场电场电场电场电荷电荷想一想想一想1任何电荷都会产生电场，电荷产生的电任何电荷都会产生电场，电荷产生的电场会不会对自身产生力的作用？场会不会对自身产生力的作用？提示：提示：不会电荷产生的电场只能对其他电不会电荷产生的电场只能对其他电荷产生力的作用荷产生力的作用二、电场强度二、电场强度1试探电荷的特点试探电荷的特点(1)电荷量电荷量_(2)线度线度_2定义：在物理学中，把放入电场中某点的定义：在物理学中，把放入电场中某点的电荷受到的电荷受到的_与它的与它的_的比值，的比值，叫做电场强度，简称叫做电场强度，简称_，用，用E表示表示足够小足够小足够小足够小电场力电场力F电荷量
3、电荷量q场强场强3定义式：定义式：E_.4单位：在国际单位制中为牛单位：在国际单位制中为牛/库，符号：库，符号：_.5电场强度是矢量：物理学中规定，电场电场强度是矢量：物理学中规定，电场中某点电场强度的方向跟中某点电场强度的方向跟_在该点所在该点所受电场力的方向相同受电场力的方向相同N/C正电荷正电荷想一想想一想2电场强度是由试探电荷受的电场力和电电场强度是由试探电荷受的电场力和电荷量决定吗？荷量决定吗？提示：提示：不是电场中某点的电场强度由电场不是电场中某点的电场强度由电场本身决定，与试探电荷的电荷量无关，与试本身决定，与试探电荷的电荷量无关，与试探电荷受的电场力无关探电荷受的电场力无关三、
4、点电荷的电场与匀强电场三、点电荷的电场与匀强电场1点电荷的电场点电荷的电场(1)存在：存在：_周围周围(2)公式：公式：_.(3)含义：点电荷含义：点电荷Q的电场中任意点的电场强度的电场中任意点的电场强度的大小与点电荷的的大小与点电荷的_成正比，与点到点成正比，与点到点电荷电荷_成反比成反比2匀强电场：电场中各点的电场强度的匀强电场：电场中各点的电场强度的_都相同的电场都相同的电场点电荷点电荷电荷量电荷量距离的平方距离的平方大小和方向大小和方向四、电场线四、电场线1电场线：用来形象直观地描述电场的曲线电场线：用来形象直观地描述电场的曲线,曲线上任一点的曲线上任一点的_表示该点的电场强表示该点的
5、电场强度的方向度的方向2电场线的特点电场线的特点(1)电场线是为了形象地描述电场而假想的电场线是为了形象地描述电场而假想的_，实际并不存在实际并不存在(2)任意两条电场线任意两条电场线_切线方向切线方向线线不相交不相交(3)电场线的疏密表示电场强度的大小电场线的疏密表示电场强度的大小(4)电场线总是起自电场线总是起自_(或或_)，止，止于于_(或或_)，不会在没有电荷的，不会在没有电荷的地方起始或终止地方起始或终止想一想想一想4为什么电场线不能相交？为什么电场线不能相交？提示：提示：电场线如果相交，交点处就会有两个电场线如果相交，交点处就会有两个切线方向，即交点处有两个场强方向切线方向，即交点
6、处有两个场强方向正电荷正电荷无穷远处无穷远处负电荷负电荷无穷远处无穷远处要点一对电场强度的理解要点一对电场强度的理解学案导引学案导引1引进电场强度这一物理量的目的是什么？引进电场强度这一物理量的目的是什么？2影响电场强度的因素有哪些？影响电场强度的因素有哪些？1物理意义：描述电场强弱的物理量，数值上物理意义：描述电场强弱的物理量，数值上等于单位电荷在电场中某点受到的电场力等于单位电荷在电场中某点受到的电场力2电场中某点的电场强度电场中某点的电场强度E是惟一的，是由电是惟一的，是由电场本身的特性场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置形成电场的电荷及空间位置)决定决定的，与是否放入试探电荷、放入电
7、荷的电性、的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关系电场中不同的地方，电荷量的多少均无关系电场中不同的地方，电场强度一般是不同的电场强度一般是不同的3电场强度的性质电场强度的性质(1)矢量性：电场强度是矢量物理学中规定，矢量性：电场强度是矢量物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受电场力的方向相同按照这个规定，负电所受电场力的方向相同按照这个规定，负电荷在电场中的某点所受电场力的方向跟该点的荷在电场中的某点所受电场力的方向跟该点的电场强度方向相反电场强度方向相反(2)惟一性：电场中某一点处的电场强度的大惟一性：电场中某
8、一点处的电场强度的大小和方向是惟一的，是由电场本身的特性小和方向是惟一的，是由电场本身的特性(形形成电场的电荷及空间位置成电场的电荷及空间位置)决定的决定的(3)叠加性：若在某一个空间中有多个电荷，叠加性：若在某一个空间中有多个电荷，则空间中某点的电场强度等于所有电荷在该则空间中某点的电场强度等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和点产生的电场强度的矢量和如图所示，在一带负电的导体如图所示，在一带负电的导体A附近有一点附近有一点B，如在如在B处放置一个处放置一个q12.0108 C的点电荷，的点电荷，测出其受到的静电力测出其受到的静电力F1大小为大小为4.0106 N，方，方向如图，则向如图，
9、则B处场强是多少？如果换用一个处场强是多少？如果换用一个q24.0107 C的点电荷放在的点电荷放在B点，其受力多大？方点，其受力多大？方向如何？向如何？【关键提醒关键提醒】求解此题有以下几个关键点：求解此题有以下几个关键点：(1)电场强度大小的计算和方向判断可分开进行电场强度大小的计算和方向判断可分开进行.(2)场强方向与正电荷受电场力方向相同场强方向与正电荷受电场力方向相同(3)场强与放在该点的电荷无关场强与放在该点的电荷无关【答案答案】200 N/C8.0105 N方向与方向与F1相反相反变式训练变式训练1在电场中的某点放入电量为在电场中的某点放入电量为q的试探电的试探电荷时，测得该点的
10、电场强度为荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放；若在该点放入电量为入电量为2q的试探电荷，此时测得该点的的试探电荷，此时测得该点的场强为场强为()A大小为大小为2E，方向和，方向和E相反相反B大小为大小为E，方向和，方向和E相同相同C大小为大小为2E，方向和，方向和E相同相同D大小为大小为E，方向和，方向和E相反相反解析：选解析：选B.电场中某点的电场强度的大小、方电场中某点的电场强度的大小、方向与放在该点的试探电荷无关，向与放在该点的试探电荷无关，B正确正确要点二点电荷的电场与匀强电场要点二点电荷的电场与匀强电场学案导引学案导引1点电荷电场中各点的电场强度的计算有没点电荷电场中各点的电场
11、强度的计算有没有特殊方法？有特殊方法？2匀强电场有什么重要意义？匀强电场有什么重要意义？2对匀强电场的四点认识对匀强电场的四点认识(1)各点场强大小和方向都相同的电场叫做匀各点场强大小和方向都相同的电场叫做匀强电场强电场(2)匀强电场是最简单、最基本的电场，也是匀强电场是最简单、最基本的电场，也是高中物理重点研究的电场高中物理重点研究的电场(3)两块等大、靠近、正对的平行金属板，带两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场如图所示近外就是匀强电场如图所示(4)同一电荷在同一匀强电场中各处受到的电同一电荷在同一
12、匀强电场中各处受到的电场力大小、方向都相同场力大小、方向都相同(2012新余高二期中新余高二期中)关于电场，下列叙述正确关于电场，下列叙述正确的是的是()A以某一点电荷为球心以某一点电荷为球心,r为半径的球面上，为半径的球面上，各点的场强都相同各点的场强都相同B正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强场强C在电场中某点放入试探电荷在电场中某点放入试探电荷q，该点的场，该点的场强为强为EF/q，取走，取走q后，该点场强为零后，该点场强为零D在匀强电场中各点，电荷受到的电场力大在匀强电场中各点，电荷受到的电场力大小、方向均相同小、方向均相同【思路点拨思路点拨】本
13、题可从以下几个方面分析：本题可从以下几个方面分析：(1)电场强度的决定因素及矢量性电场强度的决定因素及矢量性(2)点电荷电场的场强公式点电荷电场的场强公式(3)匀强电场的特点匀强电场的特点【答案答案】D变式训练变式训练2关于点电荷产生的电场，下列说法中正确关于点电荷产生的电场，下列说法中正确的是的是()A当某点与点电荷间距离当某点与点电荷间距离r时，该点场时，该点场强强E0B当某点与点电荷间距离当某点与点电荷间距离r0时，该点场强时，该点场强EC没有两个点的场强大小是相同的没有两个点的场强大小是相同的D与点电荷距离相等的点处的场强是相同的与点电荷距离相等的点处的场强是相同的要点三对电场线的理解
14、要点三对电场线的理解学案导引学案导引1电荷一定沿电场线运动吗？电荷一定沿电场线运动吗？2根据电场线的性质能分析典型电场的场强根据电场线的性质能分析典型电场的场强变化规律吗？变化规律吗？1电场线不是电荷的运动轨迹电场线不是电荷的运动轨迹(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上某点的场强方向为沿想曲线，规定电场线上某点的场强方向为沿该点的切线方向，也就是正电荷在该点受电该点的切线方向，也就是正电荷在该点受电场力产生的加速度的方向场力产生的加速度的方向(2)运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每
15、点的切线方向为粒子在该点径迹，径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向结合力学知识，可以知道物体的速度方向结合力学知识，可以知道物体的速度方向不一定与加速度的方向一致，因的速度方向不一定与加速度的方向一致，因此电场线不一定是粒子的运动轨迹此电场线不一定是粒子的运动轨迹(3)在满足以下条件时，电场线与带电粒子的在满足以下条件时，电场线与带电粒子的运动轨迹重合运动轨迹重合电场线是直线；电场线是直线；带电粒子只受电场力作用，或受其他力，带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在直线；但方向沿电场线所在直线；带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的
16、直线线所在的直线2几种常见电场的电场线特点几种常见电场的电场线特点类型类型图形图形特点特点点电点电荷的荷的电场电场线线(1)离点电荷越近，电场离点电荷越近，电场线越密集，场强越强线越密集，场强越强方方向由点电荷向由点电荷(正正)指向指向无穷远，或由无穷远指无穷远，或由无穷远指向点电荷向点电荷(负负)(2)若以点电荷为球心作若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，上场强大小处处相等，方向各不相同方向各不相同类型类型图形图形特点特点等量等量异种异种点电点电荷形荷形成的成的电场电场线线(1)两点电荷连线上各点处，两点电荷连
17、线上各点处，电场线方向从正电荷指向负电场线方向从正电荷指向负电荷，中点场强最小，越靠电荷，中点场强最小，越靠近点电荷场强越强近点电荷场强越强(2)两点电荷连线的中垂面两点电荷连线的中垂面(中中垂线垂线)上，电场线的方向均相上，电场线的方向均相同，即场强方向均相同，且同，即场强方向均相同，且总与中垂面总与中垂面(线线)垂直垂直(3)沿中垂面沿中垂面(线线)从从O点到无穷点到无穷处，场强逐渐减弱处，场强逐渐减弱类型类型图形图形特点特点等量等量同种同种点电点电荷形荷形成的成的电场电场线线(1)两点电荷连线的中点两点电荷连线的中点O处处场强为零，此处无电场线，场强为零，此处无电场线，中点中点O处附近的
18、电场线非常处附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零稀疏，但场强并不为零(2)两点电荷连线的中垂面两点电荷连线的中垂面(中垂线中垂线)上，场强方向总沿上，场强方向总沿面面(线线)远离远离O(等量正电荷等量正电荷)或或指向指向O(等量负电荷等量负电荷)(3)在中垂面在中垂面(线线)上从上从O到无到无穷远处，场强先变强后变弱穷远处，场强先变强后变弱特别提醒：特别提醒：只有电场线是直线，且电荷由静只有电场线是直线，且电荷由静止释放或初速度沿电场线时，电荷才有可能止释放或初速度沿电场线时，电荷才有可能沿电场线运动沿电场线运动(2012新余高二期中新余高二期中)如图所示，两个固定的等如图所示，两个固定的等量
19、异种电荷，在它们连线垂直平分线上有量异种电荷，在它们连线垂直平分线上有a、b、c三点，则三点，则()Aa点场强比点场强比b点大点大Ba、b两点场强方向相同两点场强方向相同Ca、b、c三点场强相同三点场强相同D带电粒子带电粒子(不计重力不计重力)在在a点无初速释放，则点无初速释放，则它将在它将在a、b连线上运动连线上运动【思路点拨思路点拨】根据等量异种电荷电场线根据等量异种电荷电场线的特点解答的特点解答【精讲精析精讲精析】等量异种电荷连线的垂直等量异种电荷连线的垂直平分线上平分线上,垂直平分线与连线的交点场强最垂直平分线与连线的交点场强最大大,从交点沿垂直平分线到无穷远处场强逐从交点沿垂直平分线
20、到无穷远处场强逐渐减小，渐减小，A、C均错垂直平分线上各点的均错垂直平分线上各点的场强方向都是垂直于垂直平分线而指向负场强方向都是垂直于垂直平分线而指向负电荷一侧，电荷一侧，B对对由于带电粒子在由于带电粒子在a点受电场力与点受电场力与a、b连线垂连线垂直，所以带电粒子在直，所以带电粒子在a点无初速释放后不会点无初速释放后不会沿沿a、b连线运动，连线运动，D错错【答案答案】B变式训练变式训练3某静电场中的电场线如图所示，带电粒子某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由中虚线所示，由M运动到运动到N，以下说法正确
21、的，以下说法正确的是是()A这个电场可能是负点电这个电场可能是负点电荷形成的荷形成的B粒子必定带正电荷粒子必定带正电荷C粒子在粒子在M点所受的电场力比在点所受的电场力比在N点所受的电点所受的电场力大场力大D粒子在粒子在M点的加速度大于它在点的加速度大于它在N点的加速度点的加速度解析：选解析：选B.负点电荷的电场线一定是直线，负点电荷的电场线一定是直线，A错误；由于带电粒子在电场力的作用下做曲线错误；由于带电粒子在电场力的作用下做曲线运动，所以电场力应指向轨迹的凹侧，且沿电运动，所以电场力应指向轨迹的凹侧，且沿电场线，故粒子带正电，场线，故粒子带正电，B正确；电场线的疏密正确；电场线的疏密电场强
22、度与力学的综合应用电场强度与力学的综合应用经典案例经典案例(8分分)一粒子质量为一粒子质量为m，带电荷量，带电荷量为为q，以初速度，以初速度v与水平方向成与水平方向成45射向空射向空间一匀强电场区域，恰做直线运动求这个间一匀强电场区域，恰做直线运动求这个匀强电场的最小场强的大小并说明方向匀强电场的最小场强的大小并说明方向【审题指导审题指导】求解本题可先根据做直求解本题可先根据做直线运动时合力与初速度的关系确定合力线运动时合力与初速度的关系确定合力方向，再根据力的合成与分解的知识求方向，再根据力的合成与分解的知识求最小的电场力最小的电场力【解题样板解题样板】粒子进入电场区域后要受重粒子进入电场区
23、域后要受重力和电场力作用而做直线运动，知其合力必力和电场力作用而做直线运动，知其合力必与与v在一条直线上在一条直线上(2分分)由图及力的知识可知，最小的电场力由图及力的知识可知，最小的电场力qEminmgcos45.(3分分)【规律总结规律总结】由于合力与速度在一条直线由于合力与速度在一条直线上，而重力方向竖直向下，所以，电场力与上，而重力方向竖直向下，所以，电场力与速度垂直时场强最小速度垂直时场强最小,这是求解本题的关键这是求解本题的关键.无网捕鱼无网捕鱼无网捕鱼实际上是电捕鱼，这种作业方式简无网捕鱼实际上是电捕鱼，这种作业方式简单地说就是作业船装有发电设备、吸鱼机械单地说就是作业船装有发电
24、设备、吸鱼机械,渔船开到作业渔场的鱼群附近，把吸鱼机的渔船开到作业渔场的鱼群附近，把吸鱼机的吸鱼管道伸向鱼群，并以它作为阳极；船的吸鱼管道伸向鱼群，并以它作为阳极；船的另一侧或船尾把阴极伸入水中，然后两极通另一侧或船尾把阴极伸入水中，然后两极通以电流，在阴阳极之间的水域形成了电场，以电流，在阴阳极之间的水域形成了电场，鱼群便冲向阳极的吸鱼管口，被吸鱼机吸到船鱼群便冲向阳极的吸鱼管口，被吸鱼机吸到船上，这种捕鱼方法既不用渔网，也不必包抄或上，这种捕鱼方法既不用渔网，也不必包抄或追捕鱼群，更不像其他作业方式那样放网、起追捕鱼群，更不像其他作业方式那样放网、起吊，大大减轻了劳动强度吊，大大减轻了劳动强度,又显著提高了产量又显著提高了产量.那么，为什么在电场里面鱼会冲向阳极呢？这那么，为什么在电场里面鱼会冲向阳极呢？这是由于电场影响鱼的导向系统，使鱼产生一个是由于电场影响鱼的导向系统，使鱼产生一个逆着电场方向趋向阳极的现象逆着电场方向趋向阳极的现象(如图所示如图所示)
