高二物理电场和电场强度

1、电场和电场强度【教学结构】在同一电场不同位置所受电场力的大小和方向均可能不同.1. 1.电场的强弱,电荷q放在电场A处所受电场力为FA,放置B处受电场力为FB,若FAFB到A处电场比B处强.2. 2.电场强度:描述电场强弱的物理量.E=Fq.放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它电量的比值,叫这点的电场强度,简称为场强.其物理3. 3.场强是描述电场性质的物质的物理量,只由电场决定,与检验电荷无关.例如在A点场强EA=FAq,EA与q的大小无关,与q是否存在无关.不能理解为EA与FA成正比,与q成反比.NC.5. 5.电场强度和电场力是两个不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的两个概念.最根

2、本不同的是:场强是表示电场的性质的物理量,电场力是电荷在电场中受的电场的作用力.还应在大小、方向、单位等诸方面加以比较，它们的关系是F=Eq或E=Fq.FQQqE=KF=K2qr2,rr,根据场强定义或该处场强为图1所示,q受的电场力即库仑力QE=K2r即为点电荷在真空中场强公式,Q为场源电量,r为某点到场源可取任意值,因此FQE=E=K2q适用各种电场. r注意:是适用于点电荷在真空中的电场.而7.场强可以合成分解,并遵守平行四边形法则,如图示2所示.QA与QB在C处的场强分别为EA、EB,E即是EA与EB的合成场强.若在C处放一个-q点电荷,所受电场力方向应与E反方向.2. 2.电场的特点

3、:(1) (1).在静电场中,电场线从正电荷起,终于负电荷,不闭合曲线.(2) (2).电场线不能相交,否则一点将有两个场强方向.(3) (3).电场线不是电场里实际存在的线,是为使电场形象化的假想线.3. 3.点电荷的电场线.图3、图4为正、负点电荷电场线的分布，应熟悉.从图5可看出,E1为+Q在A处的场强,E2为Q在A处的场强,E为E1与E2的合场强,正好为电场线在A的切线。两个点电荷形成的电场中,每条电场线上每个点符合上述的关系。4.匀强电场(1) (1).定义:在电场的某一区域里,如果各点场强大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场.(2) (2).电场线如图6所示.电场线互相平行的

4、直线,线间距离相等.(3) (3).两块靠近、正对且等大平行的金属板,分别带等量正负电荷时,它们之间的电场是匀强电场.边缘附近除外.1. 1.导体的特征:导体内部有大量可以自由移动的电荷.金属导体可自由移动是自由电子.2. 2.静电感应:导体内的自由电荷是电场的作用而重新分布的现象.认真分析如图所示的物理过程:把金属导体置于匀强电场中.金属导体中自由电子在电场力作用向左运动,达到左外表面,而右外表面带正电.金属导体外表面带的等量正负电荷称为感应电荷,感应电荷形成电场E'的方向与电场E方向相反向左,E'随着感应电荷增加而变大,当E'=E时,导体内场强为零,自由电子不受电场

5、力作用,停止定向运动.达到静电平衡.静电平衡:导体中(包括表面)没有电荷走向移动的状态叫静电平衡.3. 3.在导体处于静电平衡状态时有(1) (1).在导体内部的场强处处为零(2) (2).导体表面任何一点场强方向与该点表面垂直.(3) (3).电荷只能分布在外表面上.4. 4.利用处于静电平衡状态时,导体内部场强处处为零的特点,利用金属网罩(金属包皮)把外电场遮住,使内部不受电场影响即静电屏数.【解题点要】方向为 .若将A处放点电荷为2q,则该处电场强度将 ,方向将 .解析:根据电场强度定义式EA=Fq.场度方向向左,在A处放2q点电荷.该处场强大小,方向都不变.注意:场强是表示电场性质的物

6、理量.是由电场决定,与点电荷电量无关,与点电荷电性无关.悬挂在某匀强电场中,电力线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知匀强电场方向为 ,电场强度大小为NC.(g取s2)解析:分析小球受力,重力mg竖直向下,丝线拉力T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F.小球带负电,所受电场力方向与场强方向向反,所以场强方向水平向右.F=mgtg30°又F=Eq Eq=mgtg30°3010-310=10.10-7N-817.10E=mgtg30°=C. C.电场线上某点的切线方向与与电荷在该点受力方向可以不同.D.

7、D.沿电场线方向,场强一定越来越大.解析:电场线不是客观存在的,是为了形象描述电场的假想线,A选项是错的.B选项也是错的,静止开始运动的电荷所受电场力方向应是该点切线方向,下一时刻位置应沿切线方向上,可能在电场线上,也可能不在电场线上,轨迹可能与电场线不一致.何况电荷可以有初速度,运动轨迹与初速度大小方向有关,可能轨迹很多,而电场线是一定的.正电荷在电场中受的电场力方向与该点切线方向相同,而负电荷所受电场力与该点切线方向相反,选项C是正确的.场强大小与场强的方向无关,与电场线方向无关 ,D选项是错的.本题答案应是:C.例四.在x轴上A、B两处分别放有两个点电荷，A处为Q,B处为+2Q,在x轴上

8、某处,两个电荷各自产生电场强度数值为EA和EB,则( )A.EA=EB之点,只有一处,该处合场强为0;B. B. EA=EB之点有两处,一处合场强为0,另一处合场强为2EAC. C.EA=EB之点共有三处,其中两处合场强为0;另一处合场强为2EAQEA=K2rA. 解析:根据题意画出图9,在AB之间某点x1,Q在x1处产生的场强EB=KQ122r=2rB,当A2rB时,EA=EB，EA方向向左,EB的方向向22+2Q产生的场强左,合场强E=2EA.在A点左侧x2处,Ax2=rA,Bx2=rB,rA=2rB存在, EA=EB,EA的122rA=rB2不可能, EA=EB不存在.所以EA=EB方向

9、向右,EB的方向向左,合场强E=0. 在B点右侧x3处, Ax2Bx2,之点有两处,且合场强一处为0,另一处为2EA,答案应选,B.那么可以断定,它所在的电场是图中哪能一个?( )解析:带电体在电场中做加速运动,其电场力方向与加速度方向相同,加速度越来越大电荷所受电场力应越来越大,电量不变,电场力F=Eq,应是E越来越大.电场线描述电场强度分布的方法是,电场线密度越大,表示场强越大,沿PQ方向.电场线密度增大的情况才符合题的条件.应选D.强大小是多少?若以O点为圆心,以OP长为半径作一圆,在O点正上方圆周上S点的场强的大小是多少?方向如何?解析:P点场强EP=0,应为原场E与点电荷Q在P产生场

10、强EQ的合场强。E与EQ大小相等方向相反。大小-8Q92.010E=EQ=K2=9.010=18.10-3N2op(01.)关系为.Q在S点产生场强大小等于EQ，方向向上，与原场3NE=2E=2.510. 强E垂直，S处场强ES是E与EQ的合场强，如图12所示。S方向:与E成45°角向上.【课余思考】1.什么是电场强度?其方向是如何规定的,写出场强定义式和点电荷在真空中各点场强的计算式? 2. 2.区分电场强度,电场力两个概念.【同步练习】1. 1.下列关于电场强度的叙述正确的是( )B.电场中某点的场强与该点检验电荷所受电场力成正比C.电场中某点的场强与方向就是检验电荷在该点所受电场力方向D. D.电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关2.010-8C,此时距O点10cm处的P点,场强恰好为零.求原匀强电场的场2.真空中两个带电量分别为Q和4Q的正点电荷,位于相距为30cm的A、B两点,将另一个正电荷q置