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1、第三节 电场强度1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的，场与实物是物质存在的两种不同形式2体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义、公式、单位、方向3能推导点电荷场强公式，知道叠加原理，并进行简单计算4知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场，并熟记几种常见电场的电场线分布一、电场 1电场：电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，是传递电荷间相互作用的 2静电场：静止电荷周围的电场称为静电场 3性质：电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，无论电荷静止或运动想一想 1.电场是理想化物理模型，对吗？ 提示：不对，电场是物质，是客观存在的.二、电场强度 1试探电荷(检验电荷)：用来检验电
2、场是否存在及其强弱分布情况的电荷；是研究电场 的工具 2场源电荷(源电荷)：激发或产生我们正在研究的电场的电荷 3电场强度 (1)概念：放入电场中某点的点电荷所受静电力与它的电荷量的比值，简称场强 (2)物理意义：表示电场的强弱(3)定义式及单位：E ，单位牛(顿)每库(仑)，符号 N/C.Fq (4)方向：电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同 三、点电荷的电场、电场强度的叠加 1真空中点电荷周围的场强(1)大小：Ek.Qr2 (2)方向：Q 为正电荷时，E 的方向由点电荷指向无穷远； Q 为负电荷时，E 的方向由无穷远指向点电荷 2电场强度的叠加：如果场源电荷不止是一个点电荷，则电场中
3、某点的电场强度为各 个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和， 遵循平行四边形定则 判一判 2.(1)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同( )(2)Ek适用于真空中的点电荷( )Qr2 提示：(1) (2) 四、电场线 匀强电场 1电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示 该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，是为了形象描述电场而假想的线 2几种特殊的电场线熟记五种特殊电场电场线分布，如图所示3电场线的特点 (1)电场线从正电荷(或无穷远)出发，终止于无穷远(或负电荷) (2)电场线在电场中不相交 (3)在同一电场中，电场线越密的地方场强越大 (4
4、)匀强电场的电场线是均匀分布的平行直线 4匀强电场 (1)定义：电场中各点电场强度的大小相等、方向相同的电场 (2)特点：场强方向处处相同，电场线是平行直线 场强大小处处相等，要求电场线疏密程度相同，即电场线间隔相等 想一想 3.给出一条直的电场线，能否确定是哪种电场的电场线？ 提示：不能.因为一个孤立的正或负点电荷的电场、等量异种电荷电场、匀强电场中都能找到直的电场线.对电场强度的理解1电场强度的定义(1)电场强度 E 是比值法定义的物理量，适用于一切电场，电场中某点的场强大小和Fq方向与试探电荷的电量 q、电性及所受电场力 F 均无关，所以不能说 EF，E .1q (2)只要场源电荷确定下
5、来，场源电荷周围形成的电场也就确定下来，电场中某点的场强 E 与该点放不放检验电荷无关(3)E 的变形式 FEq 表明：如果已知电场中某点的场强 E，便可计算在该点放任何电Fq 荷量的点电荷所受静电力的大小 2电场力和电场强度的区别和联系 电场力电场强度 物理意义电荷在电场中所受的力反映电场的力的属性 决定因素由电荷和电场共同决定仅由电场自身决定 大小FqEEF/q方向正电荷受力与 E 同向，负电荷受 力与 E 反向规定 E 的方向为正电荷在该点的受力 方向区 别单位NN/C 联系FqE(普遍适用)特别提醒：场强的定义式 E 采用了比值定义法这种定义的特点是：这只是一个量Fq度公式，被定义物理
6、量 E 与 F 和 q 无关，与是否放入试探电荷无关点电荷 Q 产生的电场中有一 A 点，现在在 A 点放上一电荷量为 q2108C 的 试探电荷，它受到的静电力为 7.2105 N，方向水平向左，则： (1)点电荷 Q 在 A 点产生的电场强度大小为 E1_，方向_ (2)若在 A 点换上另一电荷量为 q4108 C 的试探电荷，此时点电荷 Q 在 A 点产 生的电场强度大小为 E2_.该试探电荷受到的静电力大小为_，方向 _ (3)若将 A 点的试探电荷移走，此时点电荷 Q 在 A 点产生的电场强度大小 E3_，方向为_ 思路探究 场强的大小如何计算？其方向是如何规定的？电场中某点的电场强
7、度与试探电荷有关吗？解析 (1)根据电场强度的定义式 E 可得：FqE1 N/C3.6103 N/C，7.2 1052 108电场强度的方向与正电荷在该处受力的方向一致，所以其方向为：水平向左(2)A 点的电场是由点电荷 Q 产生的，因此此电场的分布由电荷 Q 来决定，只要 Q 不发生变化，A 点的电场强度就不发生变化，与有无试探电荷以及试探电荷的电性无关，所以E2E13.6103 N/C.由 E 得：FqFE2q3.6103(4)108 N1.44104 N，方向水平向右(3)若移走试探电荷，点电荷 Q 在 A 点产生的电场强度不变，即 E3E13.6103 N/C，方向水平向左答案 (1)
8、3.6103 N/C 水平向左 (2)3.6103 N/C 1.44104 N 水平向右 (3)3.6103 N/C 水平向左 借题发挥 电场中某点的电场强度由场源电荷 Q 决定，与试探电荷 q 所受静电力及其所带电荷量无关，即无论有无试探电荷，该点的电场强度固定不变1(2014吉林师大附中高二检测)在电场中的某点放入电量为q 的试探电荷时，测得该 点的电场强度为 E；若在该点放入电量为2q 的试探电荷，此时测得该点的场强( ) A大小为 2E，方向和 E 相反 B大小为 E，方向和 E 相同 C大小为 2E，方向和 E 相同 D大小为 E，方向和 E 相反 解析：选 B.电场强度是描述电场本
9、身性质的物理量，与试探电荷的电荷量、电性无关E 是电场强度的定义式，E 的大小、方向与 F、q 无关；比值 只是在客观上反映空间FqFq某点场强的强弱，而空间某点场强的有无、强弱、方向与是否放入试探电荷、放入什么样的试探电荷无关，故选 B.点电荷场强和电场强度的叠加1两个场强公式 E 、Ek的比较FqQr2EFqEkQr2 本质区别定义式决定式 意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素 适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q 或 q 的意义q 表示引入电场的检验(试探)电荷的 电荷量Q 表示产生电场的点电荷(场源电荷) 的电荷量关系理解E 用 F 与 q 的比值来表示
10、，但 E 的 大小与 F、q 的大小无关E 不仅用 Q、r 来表示，且EQ，E1r2 2.电场强度的叠加 当空间有几个带电体同时存在时，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的电 场强度就等于各个带电体单独存在时在该点产生电场强度的矢量和 如果各个带电体的电场强度已知，则可用求矢量和的方法求出合电场强度，常用的方法 有平行四边形定则、正交分解法、图解法等 (2014湖南师大附中高二检测)如图所示，真空中带电荷量分 别为Q 和Q 的点电荷 A、B 相距 r，求： (1)两点电荷连线的中点 O 处的场强； (2)在两点电荷连线的中垂线上距 A、B 两点都为 r 的 O点处的场强 思路探究 Q
11、和Q 在 O 点产生的电场强度大小分别多大？方向如何？在 O点呢？解析 (1)点电荷 A、B 在 O 点处的场强如图所示点电荷 A 在 O 点处的场强EAk，方向 ABQ(r2)2点电荷 B 在 O 点处的场强 EBk，方向 ABQ(r2)2所以 O 点处的场强 EOEAEB，方向 AB8kQr2(2)点电荷 A、B 在 O点处的场强如图所示点电荷 A 在 O点处的场强EAk，方向 AOQr2点电荷 B 在 O点处的场强EBk，方向 OBQr2因 EA与 EB夹角为 120所以 O点处的场强 EOEAEBkQr2方向与 AB 平行指向右答案 (1)，方向 AB8kQr2(2)k，方向与 AB
12、平行指向右Qr2 借题发挥 (1)电场强度的叠加符合矢量合成法则，多个点电荷形成的电场求合电场强度时，可根据题目的特点依照合适的步骤进行，以简化解题过程(2)当两矢量满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上时，两矢量合成叠加，合矢量为零，这样的矢量称为“对称矢量” ，在电场的叠加中，注意图形的对称性，发现对称矢量可简化计算2.(2014银川一中高二质检)AB 和 CD 为圆上两条相互垂直的直径，圆 心为 O.将电荷量分别为q 和q 的两点电荷放在圆周上，其位置关于 AB 对称且距离等于圆的半径，如图所示要使圆心处的电场强度为零，可在 圆周上再放一个适当的点电荷 Q，则该点电荷 Q( ) A应放
13、在 A 点，Q2q B应放在 B 点，Q2q C应放在 C 点，Qq D应放在 D 点，Qq 解析：选 CD.先将q、q 在 O 点产生的电场强度合成，因为q、q 与 O 点构成等边三角形，可求出合电场强度 E0方向水平向右，大小 E0E1E2，如图所示，欲使圆心 O处的电场强度为零，所放置的点电荷 Q 在 O 点产生的电场强度方向必须水平向左，且大小也为 E0.若在 A 点和 B 点放置点电荷 Q，则它产生的电场强度只能沿竖直方向，达不到目的若在 C 点放置点电荷 Q，则必为负电荷且 Qq，选项 C 对若在 D 点放置点电荷Q，则必为正电荷，且 Qq，选项 D 对对电场线的认识1常见电场的电
14、场线 电场线图样简要描述正点电荷光芒四射，发散状负点电荷众矢之的，会聚状等量同号点 电荷势不两立，相斥状等量异号点 电荷手牵手，心连心，相 吸状匀强电场平行的、等间距的、 同向的直线2电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的比较 电场线运动轨迹 (1)电场中并不存在，是为研究电场方便而人为引入 的 (2)曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同 时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点的 加速度的方向(1)粒子在电场中的运动轨迹是客观 存在的 (2)轨迹上每一点的切线方向即为粒 子在该点的速度方向粒子做曲线运动时，速度方向与加速度方向不在一条直线上，所以粒子只在电场力作用下做 曲线运动时电场线
15、与运动轨迹不重合 3.电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件 (1)电场线是直线 (2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线 (3)带电粒子初速度的方向为零或初速度的方向沿电场线所在的直线 以上三个条件必须同时满足 某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力 作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由 M 运动到 N，以下说法正确的是( ) A粒子必定带正电荷 B粒子在 M 点的加速度大于它在 N 点的加速度 C粒子在 M 点的加速度小于它在 N 点的加速度 D粒子在 M 点的速度小于它在 N 点的速度 思路探究 做曲线运动的物体受力指向轨迹曲线的内侧还是外侧？电场线如何表示电场的强弱和方向？解析 电荷做曲线运动时受到的合力(电场力)必指向轨迹的凹侧，故得粒子带正电，A正确；因电场力的方向与粒子的速度方向间夹角为锐角，电场力做正功，故 N 点的动能大，D 正确；电场线的疏密程度能描述电场的强弱，由图可看出，N 处电场线密，电场强度大，由 a可知，粒子在 N 处的加速度大，C 正确，B 错误故选 ACD.Eqm答案 ACD 借题发挥 这类问题首先要根据带电粒子轨迹弯曲方
