1、3 电场 电场强度和电场线,第一章 静电场,学习目标 1.掌握电场强度的概念及公式，并会进行有关的计算. 2.理解点电荷的电场强度公式及电场中某点场强的方向. 3.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布特征.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、电场,1.电场：存在于 周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过 产生的. 2.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有 的作用. 电场力： 对电荷的作用力. 3.静电场： 周围产生的电场.,电荷,电场,力,电场,静止电荷,二、电场强度 1.检验电荷 检验电荷是
2、指用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷检验电荷应具备两个条件： (1) 充分小； (2) 充分小,电荷量,体积,2.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值，叫做该点的电场强度. (2)定义式：_. (3)单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m).1 N/C1 V/m. (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与 在该点所受电场力的方向相同，与 在该点所受电场力的方向相反.,电场力,电荷量,正电荷,负电荷,三、点电荷的电场,1.真空中点电荷的电场 (1)场强公式：E_，其中k是 ，Q是 的电荷量. (2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时
3、，E的方向沿半径 ；当Q为负电荷时，E的方向沿半径 . 2.电场强度的叠加 场强是 ，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷 在该点产生的电场强度的 .,静电力常量,场源电荷,向外,向内,矢量,单独,矢量和,四、电场线 匀强电场,1.电场线 (1)电场线的概念：电场线是画在电场中的一条条有方向的 ，曲线上每一点的 方向表示该点的电场强度方向. (2)电场线的特点 电场线起始于 ，终止于 或无穷远处；或者起始于_，终止于负电荷，电场线不闭合. 任何两条电场线不会 . 在同一电场中，电场强度较大的地方电场线 ，电场强度较小的地方电场线 .,曲线,切线,正电荷,处,负电荷,相交,较
4、密,较疏,无穷远,(3)几种特殊的电场线分布，如图1所示.,图1,2.匀强电场 (1)定义：如果电场中各点电场强度的大小 、方向 ，这个电场就叫做匀强电场. (2)特点：电场方向处处相同，电场线是 . 场强大小处处相等，电场线间隔 . (3)实例：相距很近，带有 电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘附近除外)，可以看做匀强电场.,相等,相同,平行直线,相等,等量异号,答案,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)根据电场强度的定义式E ，可知E与F成正比，与q成反比.( ) (2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，电荷受力方向反向，则该点电场强度方向也反向.( )
5、 (3)由E 知，在以点电荷Q为球心、r为半径的球面上，各处场强大小相等，但方向不同.( ),答案,(4)若空间有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷产生的电场强度的代数和.( ) (5)电场线的方向与带电粒子的运动方向一定相同.( ) (6)顺着电场线的方向，电场强度一定越来越小.( ),2.在静电场中的某一点A放一个检验电荷q11010 C，q受到的电场力为1108 N，方向向左，则A点的场强的大小为_，方向_；如果从A点取走q，A点场强大小为_.,100 N/C,向右,100 N/C,解析 由题意知，q11010 C，F1108 N，由场强的定义知A点的场强的大小为：,场强方向
6、与负电荷在A点所受电场力方向相反，所以A点的场强方向向右；电场强度是反映电场性质的物理量，与有无检验电荷无关，把这个检验电荷取走，A点的电场强度不变，仍为100 N/C.,答案,解析,重点探究,导学探究 (1)电场的基本性质是什么？如何去探究电场的这种性质？,一、电场强度,答案 电场对放入其中的电荷有力的作用.可在电场中放一检验电荷，通过分析检验电荷的受力研究电场的性质.,(2)在空间中有一电场，把一带电荷量为q的检验电荷放在电场中的A点，该电荷受到的电场力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的电场力为多少？若把带电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的电场力为多少？电荷受到的电场
7、力F与电荷量q有何关系？,答案 2F，nF.F与q成正比，即F与q的比值为定值.,答案,知识深化 1.电场强度是由电场本身所决定的，与检验电荷无关. 2.电场强度是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反. 3.公式E 是电场强度的定义式，该式给出了测量电场中某一点电场强度的方法. 公式E 可变形为FqE：电场强度E与电荷量q的乘积等于电场力的大小；正电荷所受电场力方向与电场强度方向相同，负电荷所受电场力方向与电场强度方向相反.,例1 在电场中的某点放一个检验电荷，其电荷量为q，受到的电场力为F，则该点的电场强度为E ，下列说法正确的是 A.若移去
8、检验电荷，则该点的电场强度为0 B.若检验电荷的电荷量变为4q，则该点的场强变为4E C.若放置到该点的检验电荷变为2q，则电场中该点的场强大小不变，但方向相反 D.若放置到该点的检验电荷变为2q，则电场中该点的场强大小、方向均不变,答案,解析,解析 电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定，与放入该点的检验电荷无关，也与在该点是否放检验电荷无关，故选D.,例2 如图2所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q12.0108 C的电荷，测出其受到的电场力F1大小为4.0106 N，方向如图，则： (1)B处场强多大？方向如何？,答案,解析,答案 200 N/C 方向与F1方向相反
9、,图2,(2)如果换成一个q24.0107 C 的电荷放在B点，其受电场力多大？此时B处场强多大？,答案,解析,答案 8.0105 N 200 N/C,解析 q2在B点所受电场力F2q2EB4.0107200 N8.0105 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反. 此时B处场强仍为200 N/C，方向与F1方向相反.,(3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？,答案,解析,答案 200 N/C,解析 某点场强大小与有无检验电荷无关，故将B处电荷拿走，B点场强大小仍为200 N/C.,导学探究 (1)如图3所示，在正点电荷Q的电场中有一检验电荷q放于P点，已知P点到Q的距离为r，Q对q
10、的作用力是多大？Q在P点产生的电场的电场强度是多大？方向如何？,答案,二、点电荷的电场 电场强度的叠加,图3,(2)如果再有一正点电荷QQ，放在如图4所示的位置，P点的电场强度多大？,答案 如图所示，P点的电场强度为Q、Q单独在P点产生的电场强度的矢量和.,答案,图4,知识深化,2.电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算.,例3 如图5所示，真空中，带电荷量分别为Q和Q的点电荷A、B相距r，求：,答案,解析,图5,(1)两点电荷连线的中点O的场强的大小和方向.,解析 分别求Q和Q在某点的场
11、强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出该点的合场强. A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由A指向B.A、B两点电 荷分别在O点产生的电场强度大小,(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O点的场强大小和方向.,答案,解析,针对训练 如图6所示，空间中A、B、C三点的连线恰构成一直角三角形，且C30，ABL，在B、C两点分别放置一点电荷，它们带等量同种电荷，电荷量为Q.静电力常量为k，求斜边AC的中点D处的电场强度.,答案,解析,图6,导学探究 (1)为了形象的描述电场，法拉第引入了电场线的概念.电场线是真实存在的吗？,三、电场线与匀强电场,答案 电场线实际上不存在.
12、,(2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？,答案 在电场中，电场线某点的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏.,(3)试画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷及匀强电场的电场线.,答案 答案见课本,答案,知识深化 1.电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际上是不存在的. 2.电场线上每一点的切线方向与该处的电场强度方向相同. 3.电场线不是粒子运动的轨迹，当完全满足以下条件时运动轨迹和电场线重合. (1)电场线是直线. (2)带电粒子只受电场力作用或除电场力外的其他力的合力与电场力在同一条直线上. (3)带电粒子初速
13、度的大小为零或初速度的方向与电场线方向在同一条直线上.,例4 某电场的电场线分布如图7所示，下列说法正确的是 A.c点的电场强度大于b点的电场强度 B.若将一检验电荷q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点 C.b点的电场强度大于d点的电场强度 D.a点和b点的电场强度的方向相同,答案,解析,图7,解析 电场线的疏密表示电场强度的大小，由题图可知EdEc，EbEd，故选项C正确，A错误； 由于电场线是曲线，由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动，故选项B错误； 电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a点和b点的切线不在同一条直线上，故选项D错误.,达标检测,1.(电场强度的概念)下列说法中正
14、确的是 A.电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比 B.电场中某点的场强大小等于 但与检验电荷的受力大小及电荷量无关 C.电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点的受力方向,答案,1,2,3,4,2.(点电荷的电场)对电场强度公式E 有几种不同理解，其中正确的是 A.只要带电体电荷量为Q，在距离r处激发的电场都能用此公式计算场强E B.以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的场强E相同 C.与场源电荷Q距离r0时，场强E D.与场源电荷Q距离r时，场强E0,答案,1,2,3,4,解析,解析 电场强度公式E 适用于点电荷形成的电场，对于不能看做点电荷的
15、带电体，本公式不再适用，故A选项错误； 电场强度是矢量，以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的场强E大小相等，方向不同，故B选项错误； 与场源电荷Q距离r0时，此时Q不能看做点电荷，公式不再成立，故C选项错误； 与场源电荷Q距离r时，根据公式可得场强E0，故D选项正确.,1,2,3,4,3.(电场线)某电场的电场线如图8所示，A点和B点的电场强度分别为EA、EB，同一点电荷q在A、B点所受的电场力分别为FA、FB，则 A.EAEB，FAFB B.EAEB，FAFB C.EAFB,答案,解析,1,2,3,4,图8,解析 电场线越密的地方场强越大，越疏的地方场强越小，可知EAEB，根据FqE知，FAFB，故A正确，B、C、D错误.,4.(电场强度的叠加)如图9所示，边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷q、q、q，则该三角形中心O点处的场强为,答案,解析,1,2,3,4,图9,1,2,3,4,画出矢量叠加的示意图，如图所示，,
