电场强度讲义

中小学小班化课外辅导专家PAGEPAGE4新航标教育·教务管理部新航标教育学科教师辅导讲义课题电场强度教学目标1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态。2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。重点、难点1．电场强度的概念及其定义式。2．对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算。考点及考试要求以各种的形式考察，综合性较强，要求学生的处理问题能力高，是高考中得一个重点、难点。教学内容一、电场1、概念：是电荷周围客观存在的一种特殊物质，是电荷间相互作用的媒体。若电荷不动周围的是静电场，若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场，电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。2、电场的基本性质：=1\*GB3①对放入电场的电荷有力的作用=2\*GB3②能使放入电场中的导体产生静电感应现象3、场的提出=1\*GB3①凡是在有电荷的地方，周围都存在电场=2\*GB3②在变化的磁场周围也有电场；变化的电场周围存在磁场。③电场与磁场是不同于实体的另一种形态物质。4、电场力：放入电场中的电荷受到电场的力的作用，这种力叫做电场力。例1：关于电场，下列说法中正确的是( )A．电场是电荷周围空间实际存在的物质B．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型C．电荷周围分布的电场线就是电场D．电荷间的相互作用不是通过电场作媒介产生的针对练习：下列说法中正确的是()A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D．电场是人为设想出来的．其实并不存在二、描述电场力特性的物理量——电场强度1、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q的比值，叫做该点的电场强度。用E来表示。2、定义式：（适用于一切电场）3、单位：牛/库(N/C)伏/米(v/m)4、电场强度是矢量：规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向，负电荷受电场力的方向与该点的场强方向相反。电场线的切线方向是该点场强的方向；电场强度的合成按照矢量的合成法则．（平行四边形法则和三角形法则）5、物理意义：电场强度（简称场强）是描写电场强弱的物理量。6、说明：（1）电场强度是从力的角度来反映电场本身性质的物理量（2）定义式即电场内某点的电场强度在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。（3）电场强度的大小，方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与放不放检验电荷，以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关，既不能认为与成正比，也不能认为与成反比。检验电荷q充当“测量工具”的作用．注：试探电荷的特点：①电荷量很小，试探电荷不影响原电场的分布；②体积很小，便于研究不同点的电场．这一点很相似于重力场中的重力加速度，点定则重力加速度定。与放入该处物体的质量无关，即使不放入物体，该处的重力加速度仍为一个定值．例2：在电场中某点用+q测得场强E，当撤去+q而放入－q/2时，则该点的场强()A．大小为E/2，方向和E相同B．大小为E／2，方向和E相反C．大小为E，方向和E相同D．大小为E，方向和E相反解析：把试探电荷q放在场源电荷Q产生的电场中，电荷q在不同点受的电场力一般是不同的，这表示各点的电场强度不同；但将不同电荷量的试探电荷q分别放入Q附近的同一点时，虽受力不同，但电场力F与电荷量q的比值F/q不变．因为电场中某点的场强E是由电场本身决定，与放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关，故C正确．针对练习2：如图所示，一个均匀的带电圆环，带电量为+Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上。圆心为O点，放O点做一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一检验电荷+q，则+q在A点所受的电场力为（）A、，方向向上B、，方向向上C、，方向水平向左D、不能确定例4：如图所示，用长为的金属丝弯成半径为r的圆弧，但在A、B之间留有宽度为d的间隙，且，将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心处的电场强度。RRABd解析：中学物理只讲到有关点电荷场强的计算公式和匀强电场场强的计算方法，本问题是求一个不规则带电体所产生的场强，没有现成公式直接可用，需变换思维角度。假设将这个圆环缺口补上，并且已补缺部分的电荷密度与原有缺口的环体上的电荷密度一样，这样就形成一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分所带电荷可视为两个相对应的点电荷，它们在圆心O处产生的电场叠加后合场强为零。根据对称性可知，带电圆环在圆心O处的总场强E=0。至于补上的带电小段，由题给条件可视做点电荷，它在圆心O处的场强E1是可求的。若题中待求场强为E2，则。设原缺口环所带电荷的线密度为，则补上的那一小段金属线的带电量在O处的场强为，由可得，负号表示与反向，背向圆心向左。例5：如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=L，试求P点的场强。解析：设想将圆环等分为n个小段，当n相当大时，每一小段都可以看做点电荷。其所带电荷量为，由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P处的场强为：由对称性可知，各小段带电环在P处的场强E的垂直于轴向的分量相互抵消，而E的轴向分量之和即为带电环在P处的场强。。针对练习1：质量都是m的两个完全相同、带等量异种电荷的小球A、B分别用长的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图甲所示，线与竖直方向夹角α=30°，当外加水平向左的匀强电场时，两小球平衡位置如图乙所示，线与竖直方向夹角也为α=30°，求（1）A、B小球电性及所带电量Q；（2）外加匀强电场的场强E。

针对练习2：如右图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为－q外，其余各点处的电荷量均为＋q，则圆心O处()A．场强大小为eq\f(kq,r2)，方向沿OA方向B．场强大小为eq\f(kq,r2)，方向沿AO方向C．场强大小为eq\f(2kq,r2)，方向沿OA方向D．场强大小为eq\f(2kq,r2)，方向沿AO方向针对练习3：如右图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°.则q2/q1为()A．2B．3C．2eq\r(3) D．3eq\r(3)三、电场线1、概念：为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的弱度。这些曲线就是电场线。第一个用电场线描述电场的科学家是——法拉第2、电场线的特点：（1）电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不是真实存在的。（2）切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．（3）疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小．越密，则E越强（4）匀强电场的电场线平行且等间距直线表示．(平行板电容器间的电场，边缘除外)（5）始于正电荷（或无穷远），终止负电荷（或无穷远）从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．（6）任意两条电场线都不相交，不中断，不闭合。（7）沿着电场线方向，电势越来越低．但E不一定减小；沿E方向电势降低最快的方向。（8）电场线⊥等势面．电场线由高等势面批向低等势面。（9）电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。在特殊条件下，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合。这些特殊条件是:①电场线是直线；②带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上；③带电粒子只受电场力作用。以上三点必须同时得到满足。（10）由于电场是连续分布于空间，所以各条电场线之间空白处仍有电场不能认为电场为零。3、几种电场电场线的分布（1）孤立点电荷周围的电场；特点：①离点电荷越近，电场线越密，场强越大。②在点电荷形成的电场中，不存在场强相等的点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）等量异种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点)；特点：①两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场方向场强先变小再变大。②两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直③在中垂线（中垂面）上，与两点电荷连线的中点O等距离的各点场强相等。④从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场强度一直变小针对练习：如右图所示为点电荷a、b所形成的电场线分布，以下说法正确的是()A．a、b为异种电荷B．a、b为同种电荷C．A点场强大于B点场强D．A点电势低于B点电势（3）等量同种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点)；特点：①两点电荷连线中点O处场强为0，此处无场强②两点电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0③从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小。（4）匀强电场；场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称为匀强电场，匀强电场中的电场线是等距的平行线，平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两极之间除边缘外就是匀强电场。（5）点电荷与带电平板；－－－－－－－－点电荷与带电平板+针对练习1：下列关于电场线的说法中正确是( )A．电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的曲线。B．一对正、负点电荷的电场线不相交，但两对正、负点电荷的电场线是可以相的。C．电场线是电场中实际存在的线。D．电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹。针对练习2：如图所示为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线，A、B为电场线上的两点，一电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中，动能增加，则可以判断( )A．电场线方向由B指向A。B．场强大小EA＞EB。C．若Q为负电荷，则Q在B点右侧。D．Q不可能为正电荷。四、习题精选1．根据电场强度的定义式E＝可知，电场中确定的点()A．电场强度与检验电荷受到的电场力成正比，与检验电荷的电荷量成反比B．检验电荷的电荷量q不同时，受到的电场力F也不同，场强也不同C．检验电荷的电性不同，受到的电场力的方向不同，场强的方向也不同D．电场强度由电场本身决定，与是否放置检验电荷及检验电荷的电荷量、电性均无关2．下列说法正确的是()A．电场是为了研究问题的方便而设想的一种物质，实际上不存在B．电荷所受的电场力越大，该点的电场强度一定越大C．以点电荷为球心，r为半径的球面上各点的场强都相同D．在电场中某点放入试探电荷q，受电场力F，该点的场强为E＝,取走q后，该点的场强不变3．在同一直线上依次排列的a、b、c三点上，分别放置电荷量为Q、Q、Q的三个点电荷，则当Q、Q分别平衡在a、b两位置上时，则()A．Q、Q、Q必为同种电荷，a、b两点的场强必为零B．Q、Q必为异种电荷，a、b两点的场强必为零C．Q、Q必为同种电荷，a、b、c三点的场强必为零D．Q、Q必为同种电荷，a、b、c三点的场强必为零4．真空中两个等量异种点电荷的电荷量均为q，相距为r，两点电荷连线中点处的场强大小为()A．0B．2kq／rC．4kq／rD．8kq／r5．有关电场概念的下列说法中，正确的是()A．电荷的周围有的地方存在电场，有的地方没有电场B．电场是物质的一种特殊形态，它是在跟电荷的相互作用中表现出自己的特性C．电场线为直线的地方是匀强电场D．电荷甲对电荷乙的库仑力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力6．对于由点电荷Q产生的电场，下列说法正确的是()A．电场强度的表达式仍成立，即E＝F／q，式中的q就是产生电场的点电荷B．在真空中，电场强度的表达式为E＝kQ／r，式中Q就是产生电场的点电荷C．在真空中E＝kQ／r，式中Q是检验电荷D．上述说法都不对7．如图7为点电荷Q产生的电场的三条电场线，下面说法正确的是()A．Q为负电荷时，E>