1、電場和電場強度【教學結構】一.一.電場，是物質的一種特殊形態.1.電荷周圍存在電場.分析庫侖力:對的作用力,是在其周圍產生電場,通過電場作用給B.同一電場不同位置所受電場力的大小和方向均可能不同.1. 1.電場的強弱,電荷q放在電場A處所受電場力為FA,放置B處受電場力為FB,若FAFB到A處電場比B處強.2. 2.電場強度:描述電場強弱的物理量.E=F義為:單位電量的電荷在電場中受到的電場力.這是物理中常用的一種方法.同于單位時間物體的位移表示物體運動快慢.3. 3.場強是描述電場性質的物質的物理量,只由電場決定,與檢驗電荷無關.例如在A點場強EA=FAq,EA與q的大小無關,與q是否存在無

2、關.不能理解為EA與FA成正比,與q成反比.N.根本不同的是:場強是表示電場的性質的物理量,電場力是電荷在電場中受的電場的作用力.還應在大小、方向、單位等諸方面加以比較，它們的關系是F=Eq或E=Fq.6. 6.點電荷在真空中電場的場強.在點電荷Q形成的電場中,距Q為r處放入點電荷q,如FQQqE=KF=K2qr2,r可r,根據場強定義或該處場強為圖1所示,q受的電場力即庫侖力QE=K2r即為點電荷在真空中場強公式,Q為場源電量,r為某點到場源的距取任意值,因此離.k為靜電常數.其方向,若Q為正;+q受力方向如圖所示,即為該點場強方向,若Q為負,場強方向與圖示方向相反.若把+q換成-q,所受電

3、場力方向正與場強方向相反.分別為EA、EB,E即是EA與EB的合成場強.若在C處放一個-q點電荷,所受電場力方向應與E反方向.1.電場線是描述電場強度分布的一族曲線.描述方法:用曲線的疏密描述電場的強 弱,用曲線某點的切線方向表示該點場強方向.2. 2.電場的特點:(1) (1).在靜電場中,電場線從正電荷起,終于負電荷,不閉合曲線.(2) (2).電場線不能相交,否則一點將有兩個場強方向.(3) (3).電場線不是電場里實際存在的線,是為使電場形象化的假想線.3. 3.點電荷的電場線.圖3、圖4為正、負點電荷電場線的分布，應熟悉.從圖5可看出,E1為+Q在A處的場強,E2為Q在A處的場強,E

4、為E1與E2的合場強,正好為電場線在A的切線。兩個點電荷形成的電場中,每條電場線上每個點符合上述的關系。(1) (1).定義:在電場的某一區域里,如果各點場強大小和方向都相同,這個區域的電場叫勻強電場.(2) (2).電場線如圖6所示.電場線互相平行的直線,線間距離相等.(3) (3).兩塊靠近、正對且等大平行的金屬板,分別帶等量正負電荷時,它們之間的電場是勻強電場.邊緣附近除外.四.四.電場中的導體.1. 1.導體的特征:導體內部有大量可以自由移動的電荷.金屬導體可自由移動是自由電子.2. 2.靜電感應:導體內的自由電荷是電場的作用而重新分布的現象.面帶的等量正負電荷稱為感應電荷,感應電荷形

5、成電場E'的方向與電場E方向相反向左,E'隨著感應電荷增加而變大,當E'=E時,導體內場強為零,自由電子不受電場力作用,停止定向運動.達到靜電平衡.靜電平衡:導體中(包括表面)沒有電荷走向移動的狀態叫靜電平衡.(1) (1).在導體內部的場強處處為零(2) (2).導體表面任何一點場強方向與該點表面垂直.(3) (3).電荷只能分布在外表面上.4. 4.利用處于靜電平衡狀態時,導體內部場強處處為零的特點,利用金屬網罩(金屬包皮)把外電場遮住,使內部不受電場影響即靜電屏數.【解題點要】例一.例一.在電場中A處放點電荷q,其受電場力為F,方向向左,則A處場強大小為 ,方向為

6、 .若將A處放點電荷為2q,則該處電場強度將 ,方向將 .解析:根據電場強度定義式EA=Fq.場度方向向左,在A處放2q點電荷.該處場強大小,方向都不變.注意:場強是表示電場性質的物理量.是由電場決定,與點電荷電量無關,與點電荷電性無關.10C的半徑極小的小球,用絲線懸掛例二.例二.如圖8所示,一個質量為30g帶電量-17-8在某勻強電場中,電力線與水平面平行.當小球靜止時,測得懸線與豎直夾角為30°,由此可知勻強電場方向為 ,電場強度大小為 NC.(g取s2)解析:分析小球受力,重力mg豎直向下,絲線拉力T沿絲線方向向上,因為小球處于平衡狀態,還應受水平向左的電場力F.小球帶負電,

7、所受電場力方向與場強方向向反,所以場強方向水平向右.F=mgtg30°又F=Eq Eq=mgtg30° 10m23010-3103=10.10-7NC-817.10E=mgtg30°=例三.例三.關于電場線,下述說法中正確的是B.B.電場線與電荷運動的軌跡是一致的.C. C.電場線上某點的切線方向與與電荷在該點受力方向可以不同.D. D.沿電場線方向,場強一定越來越大.解析:電場線不是客觀存在的,是為了形象描述電場的假想線,A選項是錯的.B選項也是錯的,靜止開始運動的電荷所受電場力方向應是該點切線方向,下一時刻位置應沿切線方向上,可能在電場線上,也可能不在電場線上

8、,軌跡可能與電場線不一致.何況電荷可以有初速度,運動軌跡與初速度大小方向有關,可能軌跡很多,而電場線是一定的.正電荷在電場中受的電場力方向與該點切線方向相同,而負電荷所受電場力與該點切線方向相反,選項C是正確的.場強大小與場強的方向無關,與電場線方向無關 ,D選項是錯的. 本題答案應是:C.例四.在x軸上A、B兩處分別放有兩個點電荷，A處為Q,B處為+2Q,在x軸上某處,兩個電荷各自產生電場強度數值為EA和EB,則( )A.EA=EB之點,只有一處,該處合場強為0; B. B. EA=EB之點有兩處,一處合場強為0,另一處合場強為2EA C. C.EA=EB之點共有三處,其中兩處合場強為0;另

9、一處合場強為2EA D.D.EA=EB之點共有三處,其中一處合場強為0,另二處合場強為2EAQEA=K2rA. 解析:根據題意畫出圖9,在AB之間某點x1,Q在x1處產生的場強EB=KQ122r=2rB,當A2rB時,EA=EB，EA方向向左,EB的方向向左,22+2Q產生的場強合場強E=2EA.在A點左側x2處,Ax2=rA,Bx2=rB,rA=2rB存在, EA=EB,EA的方向122rA=rB2不可能, EA=EB不存在.所以EA=EB之點有向右,EB的方向向左,合場強E=0. 在B點右側x3處, Ax2Bx2,兩處,且合場強一處為0,另一處為2EA,答案應選,B.例五.例五.如圖10所

10、示,正電荷q在電場力作用下由p向Q做加速運動,而且加速度越來越大, 那么可以斷定,它所在的電場是圖中哪能一個?( )解析:帶電體在電場中做加速運動,其電場力方向與加速度方向相同,加速度越來越大電荷所受電場力應越來越大,電量不變,電場力F=Eq,應是E越來是,電場線密度越大,表示場強越大,沿PQ方向.電場線密度增大的情況才符合題的條件.應選D.例六.例六.如圖11所示,在勻強電場中的O點放置點電荷Q,其帶電量為大小是多少?若以O點為圓心,以OP長為半徑作一圓,在O點正上方圓周上S點的場強的大小是多少?方向如何?解析:P點場強EP=0,應為原場E與點電荷Q在P產生場強EQ的合場強。E與EQ大小相等

11、方向相反。大小關-8Q92.010E=EQ=K2=9.010=18.10-32op(01.)系為.Q在S點產生場強大小等于EQ，方向向上，與原場強E3NE=2E=2.510. 垂直，S處場強ES是E與EQ的合場強，如圖12所示。S方向:與E成45°角向上.【課余思考】1.什么是電場強度?其方向是如何規定的,寫出場強定義式和點電荷在真空中各點場強的計算式?2. 2.區分電場強度,電場力兩個概念.【同步練習】 1. 1.下列關于電場強度的敘述正確的是( )2.真空中兩個帶電量分別為Q和4Q的正點電荷,位于相距為30cm的A、B兩點,將另一個正電荷q置于AB連線上的C點,q受的合力恰好為零,C點距A點 cm處.若將電荷q取走,C點場強為NC.3. 3. 如圖13所示,AB為體積可以忽略的帶電小-8-8球,QA=2.010C,QB=-2.010C，AB相距3cm，在水平外電場作用下AB保持靜止,懸線都沿豎直方向,則外電場的場強 ,方向 ,AB中點處總場強