电场 电场强度和电场线(完美版)

1、武胜中学武胜中学 吴建兵吴建兵 例如：例如：压力压力,支持力支持力,拉力和摩擦力拉力和摩擦力等。等。 问题探究问题探究 真空中两个静止点电真空中两个静止点电 荷之间的相互作用力。荷之间的相互作用力。 公式：公式： 作用力方向在它们的作用力方向在它们的 连线上。同性相斥，连线上。同性相斥， 异性相吸。异性相吸。 2 21 r QQ KF 静电力（库仑力）静电力（库仑力） 不需要接触就可以产生不需要接触就可以产生 电荷电荷 电荷电荷 那么，没有接触的两那么，没有接触的两 个电荷之间的相互作用靠个电荷之间的相互作用靠 什么传递呢什么传递呢？ 问题探究问题探究 19世纪世纪30年代，法拉第提出一种观念

2、，认为在电荷的周围年代，法拉第提出一种观念，认为在电荷的周围 存在着由它产生的电场（存在着由它产生的电场（electric field），处在电场中的其他电荷），处在电场中的其他电荷 受到的作用力就是这个电场给予的。受到的作用力就是这个电场给予的。 法拉第 Faraday （17911867） 让我们一起来想象这个让我们一起来想象这个“电场电场”： 1、看不见、摸不着；却是客观存在的物质。、看不见、摸不着；却是客观存在的物质。 2、只要存在电荷，它就存在。、只要存在电荷，它就存在。 电荷电荷 电荷电荷 电场电场 A B 产生产生 产生产生 B受到的力是受到的力是A产生产生 的电场对的电场对B的

3、作用力的作用力 A受到的力是受到的力是B产生产生 的电场对的电场对A的作用力的作用力 一、电场一、电场 +Q - - - - - - - - - + + + + + 即：即：任何带电体的周围都存任何带电体的周围都存 在电场在电场！ 一、电场一、电场 怎样检验空间中是否存在看不见怎样检验空间中是否存在看不见 又摸不着的电场呢？又摸不着的电场呢？ 我们利用我们利用电场的基本性质电场的基本性质： 电场电场对放入其中的电荷有力对放入其中的电荷有力的作用的作用来检验来检验。 即：即：把一个把一个检验电荷检验电荷放入放入场源电荷场源电荷产产 生的生的电场中，看是否受到力的作用。电场中，看是否受到力的作用。

4、 电场力电场力 一、电场一、电场 认识检验电荷和场源电荷：认识检验电荷和场源电荷： 1、场源电荷、场源电荷：产生电场的电荷：产生电场的电荷 2、检验电荷、检验电荷：用来检验电场是否存在及其：用来检验电场是否存在及其 强弱分布情况的电荷。强弱分布情况的电荷。 对检验电荷的要求：对检验电荷的要求： （1）电荷量应当充分小，放入电场之后，不致影响）电荷量应当充分小，放入电场之后，不致影响 原来要研究的电场（即源电场）。原来要研究的电场（即源电场）。 （2）体积要充分小，以便它在电场中有确定的位置，）体积要充分小，以便它在电场中有确定的位置， 便于用来研究电场（源电场）中各点的情况。便于用来研究电场（

5、源电场）中各点的情况。 一、电场一、电场 问题问题1：能否用电场力的大小表示电场的强弱？：能否用电场力的大小表示电场的强弱？ 不同的电荷在电场中同一点所受的电场力不同的电荷在电场中同一点所受的电场力 不同不同,但电场中同一点的电场的强弱是一定的但电场中同一点的电场的强弱是一定的, 因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱。因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱。 一、电场一、电场 问题问题2 2 怎样描述电场的强弱呢？怎样描述电场的强弱呢？ 实验表明：实验表明： 1. 1.电场中的电场中的同一点同一点，不同电荷所受力同，不同电荷所受力同， 但比值但比值F/qF/q是是一定一定的的。 2.2.电场

6、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。 结论结论: : F/qF/q能反映电场中某点的性质能反映电场中某点的性质电场电场 的强弱的强弱。 一、电场一、电场 1. 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跟跟 它的电荷量它的电荷量q q的的比值比值，叫做该点的电场强度，简，叫做该点的电场强度，简 称场强，用称场强，用E E表示。表示。 2.2.定义式：定义式： F E q （适用于一切电场）（适用于一切电场） 3.3.单位：单位： (N/C) (N/C) ， (V/m

7、) (V/m) ，1 V/m=1N/C1 V/m=1N/C 4.4.物理意义：物理意义： 电场电场场强反映电场力的性质，由电场本身决定，场强反映电场力的性质，由电场本身决定， 与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大 小及受到的电场力都无关。小及受到的电场力都无关。 二、电场强度二、电场强度 +Q+q F E +Q -q FE 5.方向：方向：物理学中规定，电场中某点的电场强物理学中规定，电场中某点的电场强 度的方向跟度的方向跟正电荷正电荷在该点所受的电在该点所受的电场场力的方向力的方向 相同相同。与。与负电荷负电荷在电场中某点受到的电场力的在电场中

8、某点受到的电场力的 方向方向相反相反。 -Q+q FE -Q -q E F 6.6.电场力：电场力： F=qE 二、电场强度二、电场强度 例例1、真空中有一电荷量为真空中有一电荷量为-110-4C的点电荷，在距离的点电荷，在距离 点电荷点电荷1m处的处的A点放一电荷量为点放一电荷量为410-9C的检验电荷，检的检验电荷，检 验电荷受到的电场力大小为验电荷受到的电场力大小为_N，方向，方向_ , A点点 的场强为的场强为_N/C,方向方向_；换成电荷量为；换成电荷量为-310- 9C的检验电荷，则检验电荷所受的电场力 的检验电荷，则检验电荷所受的电场力_N,方向方向 _;该点的场强为该点的场强为

9、 N/C，方向，方向_。如果把。如果把 检验电荷取走，则检验电荷取走，则A点的电场强度为点的电场强度为 N/C，方方 向向 。 3.610-3 水平向左水平向左 水平向左水平向左9105 2.710-3 水平向右水平向右9105水平向左水平向左 9105 水平向左水平向左 _ 问题问题3 3 点电荷的场强如何？点电荷的场强如何？ 利用利用电场强度定义电场强度定义和和库仑定律库仑定律，推导推导 真空中点电荷周围某点的电场强度。真空中点电荷周围某点的电场强度。 q F E 2 r kQq F 2 2 r kQ q r Qq k q F E 二、电场强度二、电场强度 1、决定式：、决定式： 2 r

10、Q kE Q Q ：场源电荷：场源电荷 r r ：电场中：电场中某某点到点到Q Q的距离的距离 条件：条件：只适用于真空中点电荷只适用于真空中点电荷! ! 正电荷正电荷发散发散 2、方向：、方向： + 负电荷负电荷收敛收敛 - 三、点电荷的电场三、点电荷的电场 公式公式适用范围适用范围场强与电荷场强与电荷 2 Q Ek r 定义式，适用定义式，适用 于一切电场于一切电场 决定式，仅决定式，仅 对点电荷的对点电荷的 电场适用电场适用 由场源电荷由场源电荷Q Q 及该点到及该点到Q Q的的 距离距离r r决定决定 3 3、 F E q 2 Q Ek r 和的区别： F E q q q是检验电荷，是

11、检验电荷， E E与与q q大小、有大小、有 无无关无无关 例例2 2、关于、关于 和和 ，下列说，下列说 法中正确的是（法中正确的是（ ） （1 1）式中，）式中，F F是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷所受的力，q q是放入是放入 电场中电场中试探试探电荷的电量电荷的电量。 （2 2）式中，）式中，F F是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷所受的力，q q是产生是产生 电场电荷的电量电场电荷的电量。 （3 3）式中，）式中，Q Q是放入电场中的是放入电场中的试探试探电荷的电量电荷的电量。 （4 4）式中，）式中，Q Q是是场源场源电荷的电量电荷的电量。 A A、（、（

12、1 1）（）（3 3）B B、（、（2 2）（）（3 3） C C、（、（1 1）（）（4 4）D D、（、（2 2）（）（4 4） q F E 2 r Q kE C 例例3 3、关于电场强度，下列说法正确的是（、关于电场强度，下列说法正确的是（ ） A.A.E E= =F/qF/q，若，若q q减半，则该处的场强变为原来的减半，则该处的场强变为原来的2 2倍倍 B.B.E E= =kQ/kQ/r r2 2中，中，E E与与Q Q成正比，而与成正比，而与r r平方成反比平方成反比 C.C.在以一个点电荷为球心，在以一个点电荷为球心，r r为半径的球面上，各为半径的球面上，各 点的场强均相同点的

13、场强均相同 D.D.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到 的电场力的方向的电场力的方向 B 例例4 4、真空中有两个点电荷、真空中有两个点电荷A A、B B，相距，相距 0.2m0.2m，相互间的引力为，相互间的引力为9 91010-3 -3N N，已知 ，已知A A 的带电量为的带电量为+1+11010-8 -8C C，则点电荷 ，则点电荷B B在点在点 电荷电荷A A位置处的电场强度大小为位置处的电场强度大小为 _，点电荷，点电荷A A在点电荷在点电荷B B位置处位置处 的电场强度大小为的电场强度大小为_ ，点电，点电 荷荷B B的电量为的电量为

14、_。 9105N/C 2.25103N/C 410-6C 问题问题4 4 如何求如何求电场电场中的中的合场强？合场强？ ：在几个点电荷共同形在几个点电荷共同形 成的电场中，某点的场强等于成的电场中，某点的场强等于各个各个 电荷单独存在时在该点产生的场强电荷单独存在时在该点产生的场强 的矢量和的矢量和，这叫做电场的叠加原理。，这叫做电场的叠加原理。 四、电场的叠加四、电场的叠加 四、电场的叠加四、电场的叠加 例例5 5、在真空中有两个点电、在真空中有两个点电Q Q1 1=+3.0=+3.01010-8 -8C C 和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8 -8C C，它们相距 ，它们相距

15、0.1m0.1m。求电场。求电场 中中A A点的场强。点的场强。A A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r r相相 等等r=0.1mr=0.1m。 Q2 A Q1 E2 E E1 代入数值得：代入数值得：E=2.7E=2.710104 4 N/C N/C r r2 2 2kQ2kQ1 1 cos60cos60=E 例例6 6、如图，在、如图，在x x轴上的轴上的x x = -1 = -1和和x x =1=1两点两点 分别固定电荷量为分别固定电荷量为- 4- 4Q Q 和和+9+9Q Q 的点电荷。的点电荷。 求：求：x x轴上合场强为零的点的坐标。并求轴上合场强为零的点的坐标。并求 在在

16、x x = -3= -3点处的合场强方向。点处的合场强方向。 1 1-1-1-3-3-5-5 - 4Q+9Q 答案：答案：x=-5x=-5，向右，向右 在玻璃或塑料容器中盛一些蓖麻油，将两个电在玻璃或塑料容器中盛一些蓖麻油，将两个电 极分别连到感应起电机的正负导电杆上，把头极分别连到感应起电机的正负导电杆上，把头 发屑撒在蓖麻油表面，转动感应起电机，在电发屑撒在蓖麻油表面，转动感应起电机，在电 场中头发屑会排列起来，显示出电场线的分布。场中头发屑会排列起来，显示出电场线的分布。 六、电场线六、电场线 模拟点电荷电场线模拟点电荷电场线 模拟等量异号电荷电场线模拟等量异号电荷电场线 模拟等量同号电

17、模拟等量同号电 荷电场线荷电场线 模拟带有等量异号电荷模拟带有等量异号电荷 的一对金属板电场线的一对金属板电场线 1.1.定义定义: :在电场中画出一些有方向的曲线, 如果曲线上各点的切线表示该点的电场方 向,这样的曲线叫做电场线。 2.2.物理意义物理意义: : 疏密程度疏密程度-该点场强的大小(强弱) 切线方向切线方向-该点的电场方向 问题问题5 5 怎样形象描述怎样形象描述电场电场？ 六、电场线六、电场线 说明：可以粗略地描述电场强度的大说明：可以粗略地描述电场强度的大 小和方向（小和方向（但是形象、直观但是形象、直观）。）。 特点：特点： a a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大、离

18、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，电场线处处、以点电荷为球心作个球面，电场线处处 与球面垂直，在此球面上场强大小处处相与球面垂直，在此球面上场强大小处处相 等，方向不同。等，方向不同。 3.3.几种常见电场中电场线的分布及特点几种常见电场中电场线的分布及特点 （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、沿点电荷的 连线，场强先连线，场强先 变小后变大变小后变大 b b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，、两点电荷连线中垂面（中垂线）上， 场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）场强方向均相同，且总与中

19、垂面（中垂线） 垂直垂直 （2 2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 c c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连 线的中点线的中点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场线等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线 分布情况分布情况 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 0 b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常、两点电荷连线中点附近的电场线非常 稀疏，但场强并不为稀疏，但场强并不为0 0 c c、两点电荷连线的中点到无限

20、远电场线、两点电荷连线的中点到无限远电场线 先变密后变疏先变密后变疏 （4 4）匀强电场匀强电场 特点：特点： a a、匀强电场是、匀强电场是场强场强大小和方向都相同的大小和方向都相同的 电场，故匀强电场的电场线是电场，故匀强电场的电场线是平行等距平行等距的的 直线直线 b b、电场线的疏密、电场线的疏密均匀均匀，电场方向与电场，电场方向与电场 线平行线平行 等量异种点电荷的电场等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场等量同种点电荷的电场 匀强电场匀强电场 归纳：常见几种电场线归纳：常见几种电场线 4 4、电场线的性质、电场线的性质 假想的曲线，并不真实存在。假想的曲线，并不真实存在。 起于

21、正电荷起于正电荷,止于负电荷。止于负电荷。 不相交不相交, ,不闭合。不闭合。 电场线不是电荷的运动轨迹。电场线不是电荷的运动轨迹。 例例7 7、 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 B B 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 B C 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 B D D、ABAB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定 AB C 例例8 8、 如图，是静电场的一部分电场线的分布，如图，是静电场的一部分电场线的分