第三节电场强度

1、第三节电场强度第三节电场强度脚踢球，脚对球的力 直接作用在球上安培法拉第问题问题1:1: 两电荷不直接接触，两电荷不直接接触，它们之间的相互作用它们之间的相互作用是怎样产生的是怎样产生的? ? 合作探究一：电场 法拉第法拉第提出电荷周围存在提出电荷周围存在电场电场，电场，电场的基本性质是：它对放入的电荷产生力的基本性质是：它对放入的电荷产生力的作用，这种力叫的作用，这种力叫电场力电场力。问题问题1 1 两电荷间的相互作用怎样产生的两电荷间的相互作用怎样产生的? ?近代物理学的理论和实验证实并且发展了法近代物理学的理论和实验证实并且发展了法拉第的观点。电场以及磁场已证明是一种客观存拉第的观点。电

2、场以及磁场已证明是一种客观存在，并且是互相的，统称为电磁场。变化的电磁在，并且是互相的，统称为电磁场。变化的电磁场以有限的速度光速，在空间传播。它和分子、场以有限的速度光速，在空间传播。它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，因原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，因而而场与实物是物质存在的两种不同形式。场与实物是物质存在的两种不同形式。应该指出的是，只有在研究运动的电荷，特应该指出的是，只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述电磁场的别是运动状态迅速变化的电荷时，上述电磁场的实在性才突显出来。在本章中，只讨论实在性才突显出来。在本章中，只讨论静止电荷静止电荷产生

3、的电场，称为静电场。产生的电场，称为静电场。这种情况下，可以认这种情况下，可以认为电场只是描述电荷相互作用的一种有效而且方为电场只是描述电荷相互作用的一种有效而且方便的方法。便的方法。 问题二：问题二：电场既看不见电场既看不见又摸不着，那么用什么方又摸不着，那么用什么方法可以检验电场的存在？法可以检验电场的存在？试探电荷（检验电荷）：用来检验电场试探电荷（检验电荷）：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的带电小球。是否存在及其强弱分布情况的带电小球。场源电荷场源电荷试探电荷的电荷量试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小，和尺寸必须充分小，对金属球对金属球A上的电上的电荷分布不产生明显荷分布不产生明显

4、的影响，从而原来的影响，从而原来的电场不因试探电的电场不因试探电荷的出现有明显的荷的出现有明显的变化。变化。试探电荷试探电荷问题三：请用法拉第的请用法拉第的观点说明两电荷间为什观点说明两电荷间为什么存在相互作用？么存在相互作用？AA产生的电场产生的电场BB受到的力是受到的力是A产生产生的电场对的电场对B的作用力的作用力BFFB产生的电场产生的电场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A总结：总结：2 2、基本性质：、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力电场力。1 1、定义：、定义：存在于带电体周围的一种看不见存在于

5、带电体周围的一种看不见摸不着去客观存在的特殊摸不着去客观存在的特殊物质物质。 结论结论: :F/q能反映电场中某点电场的力能反映电场中某点电场的力的性质的性质电场的强弱。电场的强弱。2.2.电场中不同的点，同一检验电荷所受电场中不同的点，同一检验电荷所受力也不同，比值力也不同，比值F/q一般是不同的。一般是不同的。1.1.电场中的电场中的同同一点，不同检验电荷所受一点，不同检验电荷所受力不同，比值力不同，比值F/q是是一定一定的的。问题问题2 2二二. .电场强度电场强度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跟它的电荷量跟它的电荷量q的的比值比值，叫

6、做该点的电场强度，叫做该点的电场强度，简称场强。简称场强。3.3.单位：单位：牛牛/ /库库( (N/C) ) 或或伏伏/ /米米( (V/m) )，1N/C=1V/m4.4.方向：规定与方向：规定与正电荷正电荷在该点的受力方向相同在该点的受力方向相同 2.2.定义式：定义式：FEq E E 与与 q q 成反比，因为公成反比，因为公式中式中 q q0 0 出现在分母上。出现在分母上。 电场强度电场强度的物理意义表明的物理意义表明 请注意：请注意： 场强反映电场力的性质，由电场强反映电场力的性质，由电场本身决定，场本身决定，与放入的试探电荷无关与放入的试探电荷无关 。 练习：练习：在电场中在电

7、场中A处放点电荷处放点电荷+q，其受电场力为，其受电场力为F，方向向左，则，方向向左，则A处场强大小处场强大小 ，方，方向为向为 ；若将；若将A处放点电荷为处放点电荷为2q，则，则该处电场强度大小为该处电场强度大小为 ，方向，方向为为 。Fq向左向左Fq向左向左三、真空中点电荷的场强三、真空中点电荷的场强2QEkr 由库仑定律和场强的定义式推导出其大小为由库仑定律和场强的定义式推导出其大小为负点电荷电场方向指向电荷负点电荷电场方向指向电荷正点电荷电场方向背离电荷正点电荷电场方向背离电荷电场电场方向方向QrPrQP2QEkr一个半径为一个半径为R的的均匀均匀带电球体（或球壳）带电球体（或球壳）在

8、外部产生的电场在外部产生的电场与一个位于与一个位于球心的、电球心的、电荷量相等的荷量相等的点电荷产生点电荷产生的电场相同的电场相同适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义FEq2QEkr定义式，适定义式，适用于一切电用于一切电场场仅对真空中仅对真空中点电荷的电点电荷的电场适用场适用q是检验电是检验电荷，荷，E与与q无关无关Q是场源电是场源电荷，荷，E与与Q成正比成正比FEq2QEkr和和的区别的区别：例例1下面是对点电荷的电场强度公式下面是对点电荷的电场强度公式E=kQ/r2 的的几种不同理解，正确的是几种不同理解，正确的是 ( ) A当当r0时，时，E B当当r时，时，E0C某点的场强大小与距离

9、某点的场强大小与距离r成反比成反比D以点电荷以点电荷Q为中心、为中心、r为半径的球面上各处的为半径的球面上各处的场强相同场强相同 B 场电荷场电荷Q=210-4C，是正点电荷；检验电荷，是正点电荷；检验电荷q=210-5，是负电荷，它们相距是负电荷，它们相距r=2m且都在真空中，如图所示。求：且都在真空中，如图所示。求： (1)q受的电场力。受的电场力。 (2)q所在的所在的B点的场强点的场强EB。 (3)只将只将q换为换为=410-5C的正点电荷，再求受力及的正点电荷，再求受力及B点的场强。点的场强。 (4)将受力电荷拿去后再求将受力电荷拿去后再求B点场强。点场强。QqABr解解（1）CN1

10、05 . 452rQkEN9 qEF(2)CN105 . 452rQkE(3)B点的场强不变，但受力的方向发生变化点的场强不变，但受力的方向发生变化（4）电荷拿走后）电荷拿走后B点的场强不变化点的场强不变化四、电场强度的叠加四、电场强度的叠加1 1、电场强度是矢量，合成应遵循平行四、电场强度是矢量，合成应遵循平行四边形法则边形法则 4、在真空中有两个点电荷、在真空中有两个点电荷q1和和q2，分别位，分别位于于A和和 ，相距，相距20 cm，q1为为410-8 C，q2为为810-8 C。则在。则在AB连线上连线上A点的点的外侧离外侧离A 点点20 cm处的处的D点场强大小、方点场强大小、方向如

11、何向如何? 4.5103 N/C，方向由，方向由D指向指向A。 课堂训练课堂训练 五、电场力正电荷的电场力方向与场强方向相同正电荷的电场力方向与场强方向相同 FqE负电荷的电场力方向与场强方向相反负电荷的电场力方向与场强方向相反1. 1.电场电场(1)(1)产生：带电体在其周围空间存在电场产生：带电体在其周围空间存在电场(2)(2)性质：对处在场中的电荷有电场力的作用。性质：对处在场中的电荷有电场力的作用。 2 2电场强度：描述电场强弱和方向的物理量电场强度：描述电场强弱和方向的物理量 （1 1）定义）定义: : E = F / q（2 2）单位：）单位：N/C V/m（3 3）方向：与正电荷

12、在该点受电场力方向相同）方向：与正电荷在该点受电场力方向相同（4 4）电场中某一点的场强与检验电荷无关。）电场中某一点的场强与检验电荷无关。（5 5）真空中点电荷的场强公式）真空中点电荷的场强公式: : 3 3场强的叠加：矢量求和场强的叠加：矢量求和小小 结结2QEkr4、思考题：、思考题： 场是物理学中的重要概念，除了电场场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场。物体之间的万有引和磁场，还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场。仿照电场强度的定的引力场叫做重力场。仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力

13、场的大小和义，你认为应该怎样定义重力场的大小和方向？重力场的方向跟正电荷的电场相似，方向？重力场的方向跟正电荷的电场相似，还是跟负电荷的电场相似？还是跟负电荷的电场相似？ 在重力场中的某一点，重力在重力场中的某一点，重力F和物体和物体质量质量m之比是一定的，在不同的位置之比是一定的，在不同的位置F/m是不同的，因此可以用是不同的，因此可以用F/m表示重力场的表示重力场的强弱强弱. g=F/m=GM地地/r2 重力场方向总是指向地心，所以重力重力场方向总是指向地心，所以重力场方向跟负电荷的电场相似。场方向跟负电荷的电场相似。描述电场的描述电场的 法拉第提出的法拉第提出的假想的曲线假想的曲线电电

14、场场 线线六、电六、电 场场 线线一、定义：一、定义：电场线是用来形象地描述电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的场线上每一点的切线方向切线方向，都和该点，都和该点的的场强方向场强方向一致。一致。二、电场线的特征二、电场线的特征1 1、电场线、电场线密密的地方场强的地方场强大大，电场线，电场线疏疏的地方的地方场强场强小小2 2、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点起于）无穷远处点3 3、电场线不会相交

15、，也不会相切、电场线不会相交，也不会相切4 4、电场线是、电场线是假想假想的，实际电场中并不存在的，实际电场中并不存在5 5、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系场中的运动轨迹之间没有必然联系特点：特点：离点电荷越近，电场线越密，场强越大离点电荷越近，电场线越密，场强越大以点电荷为球心作个球面，电场线处处与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等，球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。方向不同。三、几种常见电场中电场线的分布及特三、几种常见电场中电场线的分布及特点点 1 1、正、负点电

16、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正正负负特特点点沿点电荷的连线，场强先变沿点电荷的连线，场强先变后变后变。两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向向。2 2、等量异、等量异种点电荷种点电荷形成的电形成的电场中的电场中的电场线分布场线分布在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点中点 等距离各点场强等距离各点场强。小小大大总与中垂面（中垂线）垂直总与中垂面（中垂线）垂直相等相等沿中垂线向外，场强怎样变化？沿中垂线向外，场强怎样变化？一直减小一直减小异异3 3、等量同种点电、等量同种点电荷形成的电场

17、中荷形成的电场中电场中电场线分电场中电场线分布情况布情况特特点：点：两点电荷连线中点两点电荷连线中点O处场强为处场强为;沿连线从左向右，场强大小如何变化？沿连线从左向右，场强大小如何变化？先减小后增大先减小后增大两点电荷连线中点两点电荷连线中点附近附近的电场线非常稀的电场线非常稀 疏，但场强并不为疏，但场强并不为0；两点电荷连线的中点到无限远电场线先两点电荷连线的中点到无限远电场线先变变后变后变，场强先变，场强先变后变后变。密密疏疏大大小小0同同4 4、匀强电场、匀强电场特点：特点：匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是强电场的电场线是平行

18、等距平行等距的直线的直线电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行场线平行电荷与平行板电荷与平行板平行板电极平行板电极例例2：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、EA一定大于一定大于EBB、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 EA=EBC、A点电场方向一定由点电场方向一定由A指向指向BD、AB两点的场强方向不能确定两点的场强方向不能确定ABC3.某电场中的几条线，带负电荷的点电荷某电场中的几条线，带负电荷的点电荷q,在在A点，受电场力方向如图点，受电场力方向如图(1)：试

19、在图中画出电场线的方向：试在图中画出电场线的方向(2)：试比较：试比较EA，EB 的大小的大小(3)分加在分加在A点点B点放等量的异种点电荷，则点放等量的异种点电荷，则点电荷在哪点受力大？点电荷在哪点受力大？ABEAEBA例题例题如图，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布，下列说法正确的是：（下列说法正确的是：（ ）A这个电场只能是负电荷的电场这个电场只能是负电荷的电场B点电荷点电荷q在在A、B两处受到的电场力两处受到的电场力FBFAC点电荷点电荷q在在A、B两处的加速度大小，两处的加速度大小，aAaB （不计重力）（不计重力）D负电荷在负电荷在B点处受到的电场力方

20、向沿点处受到的电场力方向沿B点切点切 线方向线方向ABB例题例题正检验电荷正检验电荷q在电场中在电场中P点处开始向点处开始向Q点点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是：力不计），则可以确定它所处的电场可能是：（ ）ABCDPQPQPQPQC在水平向右的匀强电场中，有一轻质棒在水平向右的匀强电场中，有一轻质棒AB，A端固定端固定在一个可以自由转动的轴上，在一个可以自由转动的轴上，B端固定一个大小可以忽略的端固定一个大小可以忽略的质量为质量为m的带电量为的带电量为q的小球，当棒静止后与竖直方向的夹角的小球，当棒静止后

21、与竖直方向的夹角为为，如图所示。则该，如图所示。则该q为为 电荷，匀强电场的场强电荷，匀强电场的场强为为 。 ABEtanqmgE例题例题 一质量为一质量为m、带电量为、带电量为q的小球用细线系住，线的一的小球用细线系住，线的一端固定在端固定在O点。点。 若在空间加上匀强电场，平衡时线与若在空间加上匀强电场，平衡时线与竖直方向成竖直方向成60角。则电场强度的最小值为角。则电场强度的最小值为（ ）q/mg2q/mg23q/mg2q/mgABCDO60 解解:O60 mg由力的分解可知当电场力垂直于细线时电场力最小由力的分解可知当电场力垂直于细线时电场力最小.mgsinmgqE23600 mgqE

22、23 B图图a图图bABa1、如图、如图a所示，所示，A、B是一个点电荷产生的电场的是一个点电荷产生的电场的电场线，如图电场线，如图b则是方向在电场线上，则是方向在电场线上，a、b两处两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则：（的函数图线，则：（ ）A、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在B侧侧B、点电荷是正电荷，位置在、点电荷是正电荷，位置在A侧侧C、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在A侧侧D、点电荷是负电荷，位置在、点电荷是负电荷，位置在B侧侧qFbBab2、关于电场，下列叙述正确的是：、关于电场，下列叙述

23、正确的是：A.以点电荷为圆心，以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同为半径的球面上，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场强度大正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场强度大C.在电场中某点放入检验电荷在电场中某点放入检验电荷q，该点的场强为，该点的场强为EF/q，取，取走走q后，该点场强不变后，该点场强不变D.电荷在电场中某点所受电场力很大，则该点电场一定很大电荷在电场中某点所受电场力很大，则该点电场一定很大 如图，质量为如图，质量为m、带电量为、带电量为+q的带电小球，用长为的带电小球，用长为L的绝缘细线悬挂在水平方向的匀强中，将悬线拉至水平释的绝缘细线悬挂在

24、水平方向的匀强中，将悬线拉至水平释放小球沿着弧线摆过放小球沿着弧线摆过600到到B点速度为点速度为0。 求：电场强度和求：电场强度和B点拉力点拉力ABE3Emgq 3Tmg 060如图，质量为如图，质量为m，带电量，带电量+q的小球被长为的小球被长为l的绝缘细绳的绝缘细绳拴住，在拴住，在AB间摆动，当小球摆动到间摆动，当小球摆动到C点时突然加上一个竖点时突然加上一个竖直向上的匀强电场直向上的匀强电场E=mg/q，求：小球再次摆动到，求：小球再次摆动到C点时绳点时绳子的拉力？子的拉力？ 21mgcos 如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个水平向右的匀强电场区域，场强一个水平向右的匀强电场区域，场强E。在两板间用绝缘细。在两板间用绝缘细线悬挂一个质量为线悬挂一个质量为m的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的