§電場

電場強度腳踢球，腳對球的力直接作用在球上。腳與球之間必需接觸才能產生作用。而電荷之間卻不必接觸也能產生作用。它們之間的相互作用是通過什么作用的呢？++++++ABθ

++++++新課導入法拉第Faraday電場電場電場電場FB＋電荷A電荷B-19世紀30年代，法拉第提出：在電荷的周圍存在著由它產生的電場，處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場施加的。A電荷B電荷A電場A電荷和B電荷之間的相互作用力如何產生？B電場電場以及磁場已被證明是客觀存在,且相互聯系，統稱為電磁場本章只討論靜止電荷產生的電場，稱為靜電場。（1）電磁場和由分子、原子組成的實物一樣具有能量、質量和動量，（2）因而場與實物是物質存在的兩種不同形式。說明：電荷運動狀態迅速變化時，電荷形成的場具有才具有明顯的物質性（能量、質量和動量）電磁場2.電場基本性質：電場對放入其中的電荷有力的作用----電場力。1、定義：

帶電體周圍存在著看不見摸不著，但客觀存在的特殊物質。3.場源電荷Q(也叫源電荷)：產生電場的電荷4.試探電荷q（也叫檢驗電荷）：檢驗某位置是否存在電場的電荷檢驗電荷：是一個電荷量很小的點電荷電量很小（不影響源電荷的電場）；體積小，（可以精確檢驗具體位置的電場）一.電場及相關概念電場？電場？電場？電場？＋Q+qq不受力——無電場q受力——有電場電場有大小強弱之分嗎？檢驗空間是否存在電場電場看不見摸不著，如何確認有無？可以用放入其中的電荷受到靜電力大小來描述電場強弱？用什么來直接描述電場強弱？場源電荷試探電荷檢驗和表示電場強弱結論：電場有強弱之分，位置相同，強弱相同；位置不同，強弱不同同一電荷在電場中不同位置不同電荷在電場中同一位置結論：位置相同電場強弱相同那么電場強弱該如何描述？相同帶電量在電場中相同位置P1結論：電場強弱不能用靜電力來描述。電場強弱是否可以用試探電荷受到的電場力的大小來描述？電場強弱描述方法的探究：在場源電荷Q產生的電場中兩位置A、B分別放上不同電量的試探電荷，并記錄下對應試探電荷受到的力。A位置試探電荷電量q/c試探電荷受力F/NBB位置試探電荷電量q/c試探電荷受力F/N結論：可以用試探電荷受到的靜電力F和試探電荷電量q的比值表示電場中某位置的電場強弱。分析表格1可知：相同位置不同電荷受力不同，但F和q的比值相同對比表格1、2可知：相同電荷，不同位置F和q的比值不相同分析表格2可知：相同位置不同電荷受力不同，但F和q的比值相同qF2q2F6q6Fq2F2q4F6q12F3.單位：牛每庫（N/C）4.物理意義：1、定義：放入電場中某點的試探電荷所受的電場力F與它的電荷量q的比值(簡稱場強)2、大小：E與F成正比，與q成反比？比值定義式形容電場強弱和方向的物理量。其大小為單位電荷受到的力(1)F為試探電荷受到的靜電力,F=Eq（F正比于q和E)(2)q為試探電荷電量，不是場源電荷電量(3)適用范圍：適用于一切電場(4)E由電場本身的性質決定，與試探電荷的有無、正負、大小及受到的電場力都無關。二、

電場強度1.一個試探電荷在電場中某點受到的靜電力為F，這點的電?場強度為E，在下列圖中能正確反映q、E、F三者關系的是（）D練一練物理學中規定，某位置電場強度的方向跟正電荷在該點所受的靜電力的方向相同．+Q+qFE+Q-qFE5.電場強度方向：場強為矢量，有方向場強方向跟負電荷在該點所受靜電力的方向相反。場強方向如何？同一位置放入一負電荷，靜電力方向如何？場強方向變化嗎？場強方向與負電荷受力方向關系如何？重力也是場力，重力場方向豎直向下，重力和重力場方向相同,一定豎直向下靜電力方向，和電場方向可能相同可能相反，取決于場的方向和電荷性質（4）P點的場強方向為正電荷在該點的受力方向。場強方向與檢驗

電荷的正負有關。（）判斷正誤：

（1）

若放在P點的檢驗電荷的電量減半，則P點的場強減半（）。（2）

若P點沒有檢驗電荷，則P點的場強為零。（）（3）

P點的場強越大，則同一電荷在P點受到的電場力越大。（）√×××點電荷+Q為場源電荷，求離場源電荷r處A點的場強大小和方向+方向沿源電荷和A點連線背離場源電荷。三、點電荷的電場點電荷場強的推導A1、點電荷的場強＋－（1）大小（2）決定因素：①場源電荷電量Q②到場源電荷的距離r關系：r一定，E∝Q;Q一定，E∝1/r2（3）場強方向：①正點電荷電場方向：沿連線背離場源電荷②負點電荷電場方向：沿連線指向場源電荷點電荷場強決定式畫出A、B處點電荷的受到的靜電力的方向并畫出A、B處的電場強度方向QqA-qBFAFBEBEA帶電正負、電場力方向、場強方向，知二求三本質區別意義及用途Q或q的意義E與其它量的關系和的區別定義式，適用于一切電場點電荷電場決定式僅對點電荷的電場適用描述電場強弱方法點電荷場強大小決定因素q表示試探電荷的電量Q為產生電場的場源電荷電量E用F與q的比值來表示，但E的大小與二者無關。E不僅用Q、r來表示，且大小與二者有關。

+1Q2QP如果有幾個點電荷同時存在，在幾個點電荷共同形成的電場中，如何求某點的電場強度呢？E1E2多個場強在某位置疊加時，該位置的電場強度，等于各場強在該處單獨產生的電場強度的矢量和。E四、點電荷電場的疊加場強為矢量，運算時應遵守什么法則？

請作出圖中兩個等量電荷連線的中垂線A、B、C、O位置的場強方向并大致描述連線和中垂線上的場強方向。1EE2+QQAE+Q+QBE1E2EOOOE2E1E【例題1】如圖所示，a、b、c、d四個點在一條直線上，ab=bc=cd=L.?在a點處固定有一電荷量為Q的正點電荷，在d點處固定有另一個電荷量未知的點電荷，除此之外無其他電荷，靜電力常量為k.已知b點處的電場強度為零，則c點處的電場強度大小為()A（1）利用已知場強求未知點電荷電量（2）求未知點電荷和已知點電荷在任意位置的疊加場強【例題2】真空中兩個正點電荷A、B所帶電電荷量分別為Q1=4×10-8C，Q2=-1×10-8C，分別固定在x軸上坐標為0和6cm的位置。它們在X軸上產生的場強大小分別為E1和E2.（1）X軸上哪些位置的有E1=E2？（2）哪些位置電場強度為0？（3）X軸上各區域的場強方向。（4）如果Q2=1×10-8C，以上幾問的結果如何？ABOX/cmC答案：（1）X1=4cm，X2=12cm（2）X2=12cm（3）如圖所示兩個不等量電荷在它們連線上疊加時，以電場強度為零的位置（近小遠大）為合場強方向的臨界點，無論電荷相同或相異，（1）除離小電荷很近區域體現小電荷的場強方向，（2）其它區域皆體現大電荷的場強方向。Q1Q2均勻帶電球體或球殼（不是圓環）在外部產生的電場，大小①Q為均勻帶電球體電量②r為該位置到球心的距離處理方法:（等效替代法)均勻帶電球體或球殼電荷分布中心在球心，在球外產生的場強等效于在球心處等量同種點電荷產生的場強。點電荷場強推論1推論2均勻帶電球體在球內球心處產生的電場為零E=0++++++++均勻帶電球殼(不是圓環）在球內產生的電場為零E=0處理方式:近似法處理方式:對稱法推論3RrAQ答案:E=E核=①Q為均勻帶電球體電量②r為該位置到球心的距離③R為帶電球體半徑【例題3】如圖所示，一個半徑為R帶電量為Q的均勻帶電球體,求球內離球心為r處的A點電場強度多大？非點電荷電場疊加1.題型特點：帶電體本身不是點電荷，但均勻帶電，且具有對稱性，可通過各種方法將帶電體轉化為點電荷，從而進行點電荷電場疊加運算。2.轉化方法（1）對稱法：帶電體形狀和電荷分布對稱，疊加后抵消,將復雜問題簡單化。（2）等效替代法：在合場強效果相同的前提下，用點電荷替代帶電體，求出等效點電荷的電性和電量，結合對稱性求合場強。（3）微元法：將帶電體分成若干小微元，每個微元可看作點電荷，根據對稱性和疊加原理求合場強。（4）補償法：將存在缺口的不規則帶電體補全為規則帶電體，通過等效替代將帶電體

轉化為點電荷，或結合微元和對稱疊加原理求解合場強（5）極限法：當場強與某物理量存一定變化關系時，可將該物理量推向極端，

(極大和極小)結合單位制判斷或求出合場強。【例題1】對稱法：圖中1/4圓環大小相同，所帶電荷量已在圖中標出，且電荷均勻分布，各1/4圓環間彼此絕緣.，則坐標原點O處電場強度最大的是（）B對稱法在疊加場中的關鍵：抵消全部或抵消部分++++++++【例題2】微元法：一半徑為R的圓環上均勻地帶有電荷量為Q的正電荷，在垂直于圓環平面的對稱軸上有一點P，它與環心O的距離OP=L設靜電力常量為k，則P點的電場強度E為（）OP●LRD微元法在疊加場中的關鍵和對稱法一樣：抵消全部或抵消部分等效法：（1）確認需求解場強位置，找出關于帶電體對稱點位置及場強大小注意，只能找對稱位置，距離或方向不同，等效電荷電量不同（2）利用場強疊加原理和已知場強求帶電體等效點電荷電量（3）求等效點電荷和已知點電荷在另一位置場強。總而言之，形狀規則，均勻帶電的帶電體在其對稱位置的場強大小相同【例題3】等效法：xOy平面是導體（接地）的表面，將電荷量為+q的點電荷置于x軸上z=h處，由于靜電感應在xOy平面上會產生感應電荷.已知靜電平衡時+q和感應電荷在導體內部電場強度處處為零，靜電力常量為k，求z軸上z=h/2處的電場強度大小.Oxyz+qh【例題4】補償法：如圖所示，一個半徑為R帶電量為Q的均勻帶電球體在過球心位置被挖去一個半徑為R/2的小球體后，則剩余部分空心球體在離球心為2R處的A點產生的電場強度多大？A補償法的關鍵是點電荷等效替代帶電體【變式訓