电场强度

上教考资源网助您教考无忧 一. 教学内容： 第三节电场强度 二. 知识要点 知道电场的意义，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态。理解电场强 度的概念及其定义式。能推导点电荷场强的计算式，并能进行有关的计算。知 道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。 三. 重点、难点解析 1. 电场和电场的基本性质 静止电荷产生的电场，称为静电场。对于静电场，应明确以下两点： （1）电荷的周围存在着电场，静止电荷周围存在着静电场。 （2）电场的基本性质是：对方入其中的电荷有力的作用， （不管是静止的 还是运动的）电场具有能量。 2. 电场强度 放入电场中的电荷所受电场力跟所带电量的比值叫做这点的电场强度。简 称为场强，用 E 表示电场强度。 F 即 E=q电场强度是矢量，规定场强的方向是正电荷受力的方向。那么，负 电荷受力的方向跟场强方向相反。场强的单位是 N／C。 场强的定义式 说明： （1）在电场中的同一点，F/q 是不变的，在电场中的不同点，F/q 往 往不同；即F/q 完全由电场本身性质决定，与放不放电荷，放入电荷的电性、电 量多少均无关系， 正因 F/q 有上述特点， 才将其定义为描述电场性质的物理量一 电场强度。这是物理学上定义物理量的常用方法之一。 F （2）E=q变形为 F=qE 表明：如果已知电场中某点的场强 E，便可计算在 电场中该点放任何电量的带电体所受的电场力大小，即场强E 是反映电场力的 性质的物理量。 3. 电场力 F （1）由电场强度的定义式 E=q，可导出电场力 F=qE。 电场中每一点的电场强度的大小和方向都惟一地确定了。若知道某点的电 场强度的大小和方向，就可求出电荷在该点受的电场力的大小和方向。 （2）电场力是由力的性质命名的，与重力、弹力、摩擦力一样，遵循力学 的一切规律。 （3）电场力是由电荷和场强共同决定的，而场强是由电场本身决定的。 4. 点电荷电场的场强 版权所有@中国教育考试资源网 上教考资源网助您教考无忧 k QqQ k 场源电荷 Q 与试探电荷 q 相距为 r，则它们相互间的库仑力F= r2 =q r2， Q k 2所以电荷 q 处的电场强度 E=r。 Q k 2（1）公式：E=r，Q 为真空中点电荷的带电量，r 为该点到点电荷 Q 的 距离。 （2）方向：若 Q 为正电荷场强方向沿着 Q 和该点连线指向该点；若 Q 为 负电荷场强方向沿着 Q 和该点连线指向 Q。 （3）适用条件：真空中点电荷。 Q 注意：由于库仑定律仅适用于点电荷电场，因而 E= r2也是仅适用于真空 k 中的点电荷。 5. 场强的叠加 如空间有几个点电荷，则某点的场强应为各点电荷单独存在时在该点产生 场强的矢量和。 说明：场强是矢量，场强的叠加遵循矢量叠加原理——平行四边形定则。 6. 电场线的定义 如图 1 表示一条电场线，A，B 点的场强方向在各点的切线上，箭头表示各 点的场强方向。 图 1 7. 电场线的性质 （1）电场线是假想的曲线 电场线跟“质点”“点电荷”这些理想化的模型不同。“质点”“点电荷” 这些理想化的模型包含有某些真实的内容，具有一定的客观性，在一定条件下， 考虑对实际物理现象来说是主要的、本质的特征，而忽略次要的、非本质的因 素。而“电场线”则完全是假想的、虚构的。但它们都能反映出实际现象的基 本规律，为我们的研究提供方便。 （2）电场线总是从正电荷出发到负电荷终止。因此，电场线有起始点和终 止点，不是闭合曲线。 （3）电场线不相交。 因为电场中每一点的场强只有一个惟一的方向。如果电场线在电场中某点 相交，则交点处相对两条电场线就有两个切线方向，该点处的场强就有两个方 向，这是不可能的。 （4）电场线不是带电粒子运动轨迹。 就是说点电荷在这种条件下才会沿电场线运动。 版权所有@中国教育考试资源网 上教考资源网助您教考无忧 8. 匀强电场 （1）匀强电场的定义 在电场的某一区域，两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别 带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外，就是匀强电场，如图2 所示。 图 2 （2）匀强电场的性质 ① 因场强的大小相等、方向相同，故匀强电场的电场线是间距相等的互相 平行的直线。 ② 带电粒子在匀强电场中受到恒定的电场力作用。 如果带电粒子的重力可以忽略，则粒子在匀强电场中只受电场力作用将做 匀变速运动；如果带电粒子的重力不可忽略，则粒子将在重力和电场力这两个 恒力作用下可能处于平衡状态（重力与电场力平衡） ，也可能做匀变速运动。 9. 电场强度的求解方法 （1）用定义式求解 由于定义式 E=F/q 是适用于任何电场的（只要放入的电荷 q 不影响原电场 的分布） ，所以都可用测得的放入电场中某点的电荷 q 受到的电场力 F，与放入 电荷电量 q 之比求出该点的电场强度。 （2）用 E= 中学阶段绝大多数情况下只讨论点电荷在真空中的电场分布情况，故直接 Q 用 E= r2求电场强度。其方向由场源电荷 Q 的正负确定，如+Q 时，E 的方向沿 k k Q r2求解 半径 r 向外；若－Q 时，E 的方向沿半径 r 的反向（向内） 。 （3）由场强与电势差关系求解（后面将学到） 在匀强电场中它们的关系是：场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上 U 的电势差。 即 E=d。 式中 d 为沿电场线方向的距离， U 为这个距离的两个点 （或 称为等势面）的电势差。 （4）矢量叠加法求解 已知某点的几个分场强求合场强，或已知合场强求某一分场强，则用矢量 叠加法求得 E。 （5）用对称性求解 巧妙地合适地假设放置额外电荷，或将电荷巧妙地分割使问题简化而求得 未知场强，这都可采用对称性求解。 10. 常见的几种电场的电场线的特点与画法 版权所有@中国教育考试资源网 上教考资源网助您教考无忧 （1）点电荷的电场线 点电荷+Q 周围激发电场，各点场强大小方向不同，如图3 所示，如果用电 场线的疏密表示场强 E 的大小，箭头表示场强的方向，则图3 就可用图 4 代替。 图 3图 4图 5 同理可知点电荷－Q 的电场线如图 5 所示。 注意：① 离点电荷越近，电场线越密集，场强越强，即电场线的疏密程度 描述场强的大小。 方向由点电荷指向无穷远 （正） ； 或由无穷远指向点电荷 （负） 。 ② 在正（负）点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点；③ 若以点电荷为 球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方 向各不相同。 （2）等量异种点电荷形成的电场如图 6。 图 6 说明： ① 两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷，场强大小亦可 进行计算。 ② 两个点电荷联线的中垂面（中垂线）上电场线方向都相同，与中垂面垂 直。在中垂线上到 O 点等距离处各点的场强相等（O 为两点电荷连线中心） 。 ③ 在中垂面（线）上的电荷受到的电场力方向总与中垂面（线）垂直，因 此，在中垂面（线）上移动电荷电场力不做功。 （3）等量同种点电荷形成的电场如图 7 所示 图 7 说明：① 两点电荷连线中点处场强为零，此处无电场线。 ② 中点 O 处附近 的电场线非常稀疏，但场强并不为零。③ 两点电荷连线中垂面（中垂线上） ， 场强方向总沿