【高中物理粤教版】电场、电场强度 (知识导学)

1、电场、电场强度一、电场电场是电磁场的一个方面，电场有两种，一种是电荷激发的电场，静止电荷激发的电场叫静电场。另一种是变化磁场激发的电场。电场是一种物质。电场不是由分子、原子组成的物质，但电场对其内的电荷具有力的作用，可见电场具有力的属性，所以电场是一种客观存在的特殊物质。以场的形式存在的物质也是多种多样的，例如地球对其表面附近物体有引力，因此地球周围空间存在着引力场，也可称为重力场；磁体或通电导线周围存在着对其内铁磁性物质的作用力，这就是磁场。电场的基本特性是对静止或运动电荷有作用力，这种力叫电场力。在带电量为Q的电荷形成的电场中放一电荷(它的电量Q很小，不至于影响所研究场。它的体积也很小，便

2、于研究电场各点性质检验电荷),发现电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值是一个常数，即。这说明检验电荷受力F和本身所带电量Q的比值与检验电荷无关，而由该点在电场中的位置及形成该电场的电荷Q来决定。于是就有了用比值来表示电场的强弱的定义电场强度。二、电场强度电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，反映了电场力的特性。在电场中放一个检验电荷，它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度，简称场强。定义式：单位：牛库场强是矢量，规定正电荷受电场力的方向为该点场强方向，负电荷负电场力方向与该点场强方向相反。说明：电场强度E是场的自身性质，其大小、方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与放不放检

3、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E与F成正比，也不能认为E与q成反比。用比值法定定义三、点电荷的电场 只是定义式，量度式，不是决定式。点电荷Q在真空中形成的电场：根据E和库仑定律Fk可得：点电荷Q在距离处形成的电场强度大小为：Ek方向：正电荷受电场力的方向为该点场强方向。可见，在点电荷形成的电场中，在以点电荷为球心的球面上的各点电场强度大小相等，但方向不同。注意：是普遍适用的；而只适用于计算点电荷的场强，是电量为Q的场源电荷在距其r处的场强公式。四、匀强电场电场强度处处相等（包括大小和方向）的电场称为匀强电场，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

4、匀强电场。五、电场的叠加如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫作电场的叠加原理。电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定则。当两场强方向在同一直线上时，选定一个方向为正方向后可作代数运算。如图所示，+q在P点场强为E1，-q在P点场强为E2。则EPE1E2，方向向右。当场强方向不在同一直线上时，应求出各电荷在该点场强大小，然后判断其方向进行矢量合成。如图所示，在空中两个等量异种电荷，相距为r，求到两点电荷距离为r的P点的电场强度。因为E1k，E2k的方向所成夹角为2×60°，依

5、平行四边形定则作出E1、E2的合场强EP，由于PE2EP为等边三角形，故EPE1E2k六、电场线 ,方向水平向右。为了直观形象地描述电场，引入电场线来描述电场的大小和方向。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强弱，这样的曲线叫做电场线。如图所示为某电场的一组电场线，不同点的场强的方向，可以作该点的切线得到，场强的大小可以根据不同的区域的电场线的疏密程度判断得到，电场线密的地方场强大。从图中可以看出B点的电场强度大小大于C点的电场强度的大小。电场线的特点：(a)始于正电荷 （或无穷远），终止负电荷（或无穷远）；(b)任意两条电场线都不相交。说明：电

6、场线是人们为了研究电场而假想的曲线，不是实际存在的线。没有电场线通过的位置不一定就没有电场存在。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。电场中的电场线确定以后是不变的，但是电荷在电场中运动时初速度不同，得到的运动轨迹可以有无数种。要熟悉下面几种电场的电场线分布：(1)点电荷电场的电场线根据电场线的定义容易得到，正、负点电荷产生电场的电场线，如图所示。从电场线的分布的特点可以看出，越靠近点电荷处，电场线越密，电场强度E越大。以场源电荷为圆心一定长度为半径的圆周上的各点场强的大小相同，方向不同

7、。(2)两个等量同号点电荷电场线的分布如图所示。等量同号电荷的电场线的分布可以看出：电荷连线的中点处电场强度E=0，其它各处电场的方向要根据叠加原理得到，电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线。理论证明：因为是等量同种电荷，设带电量为Q，相距为2r，分别在P点产生场强为E0。有E0k=k叠加后的场强为E2E0sin2kcos2sin，方向沿OP方向；在中点处，即=0，则E0，即在该处的场强为零；另外根据数学知识有：当=arcsin调变化，有最大值。时，E取得最大值即由O沿中垂线，电场并不单(3)两个等量异号点电荷电场线的分布如图所示。等量异号电荷的电场线的分布可以看出：电荷的连线上的电场

8、的方向是由正电荷指向负电荷，电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直。理论证明：因为是等量异种电荷，设带电量为Q，相距为2r，分别在P点产生场强为E0。有E0k=k可以得到：E2E0cos2kcos3则在中点，即当0时E2E0=2k在其它点上，电场方向都是垂直于OP直线，且从O向上下两边逐渐减小。(4)匀强电场的电场线匀强电场的定义，如果在某一区域的电场强度的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场，根据电场线疏密程度反映电场大小的定义，描述匀强电场的电场线应该是一组相互平行间距相等的直线，如图所示。典型例题：例1、在电场中某点放一检验电荷，其电量为q，受到的力为F，则该点电场强度为那么

9、：（ ）A、若移去检验电荷，该点电场强度变为零B、若该点放一电量为2q的检验电荷，则该点场强变为E/2C、该点放一电量为2q的检验电荷，该点场强仍为ED、该点放一电量为2q的检验电荷，该点场强为2E解析： ，因为电场中某点的电场强度的大小和方向只由电场本身决定，跟检验电荷无关。所以，移去检验电荷也好，在该点放电量为2q的检验电荷也好，该点场强均不变。答案：C例2、下列的关于电场线的几种说法中，正确的有：（ ）A、沿电场线的方向，电场强度必定越来越小B、在多个电荷产生的电场中，电场线是可以相交的C、点电荷在电场中的运动的轨迹一定跟电场线是重合的D、电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大解

10、析：这是关于电场线的概念的一组问题，只要对电场线的定义和物理意义有较深刻的理解就不难解决了。负点电荷的电场沿电场强度增大，A选项错；根据电场的唯一性的原则，多个电荷在某一点产生的电场强度应是每一个电荷在该点产生的电场强度的矢量的叠加，只能有唯一的电场强度，B选项错；运动的轨迹和电场是两回事，不会一定重合，C选项错；根据电场线的物理意义，电场线密的区域，电场强度大，同样的试探电荷受到的力越大，D选顶是正确的。答案：D例3、带箭头的线段表示电场线，若一带电粒子在电场力作用下由A运动到B的轨迹如图AB实线所示。粒子在A点的加速度为aA，在B点的加速度为aB，则下列说法中正确的是：（ ）A、粒子带正电

11、，aAaBB、粒子带正电，aAaBC、粒子带负电，aAaBD、粒子带负电，aAaB分析：判断粒子电性，可以根据它受到的电场力与电场强度的方向，若方向相同，则带正电荷；若相反，则带负电荷。根据做曲线运动的物体受到与速度不在同一直线的外力作用，外力方向偏向轨迹凹处，电场力如图F的大致指向，所以是粒子带负电；在两处的加速度大小，则根据a=据电场线疏密有EAEB，所以aAaB。答案：D，所以只需判断在A、B两处的场强大小即可。根例4、如图所示，在一个电场强度为E的匀强电场中，画一个以O为圆心，r为半径的圆，MN、AB为圆的直径，如果在圆心O点，固定一个电量为Q的正电荷，把试探电荷q放在M点恰好处于平衡

12、，求：(1)匀强电场强度的大小?(2)B点的场强大小和方向?解析：(1)这是一个用叠加原理能解决的问题，在匀强电场中，放入一个点电荷以后，各点的电场强度应是原来电场强度和点电荷的产生的电场强度的矢量叠加。+q放在M点受到的电场力为零，根据得而所以原来电场强度的大小为，方向为水平向右。(2)B点的E和相互垂直，方向与E成45°角。例5、一个质量m=15mg、电荷量匀强电场中。当小球静止时，测得悬线与竖直线间夹角为的小球，用细丝线悬挂在水平方向的，如图所示，求电场强度的大小。解析：小球受力如图所示。由共点力平衡条件，知重力与电场力的合力F必与线上张力T等大。由于得巩固练习：1、以下的说法

13、正确的有：（ ）A、没有画电场线的地方一定没有电场线存在B、正电荷只在电场力的作用下运动时一定沿着电场线的方向运动C、正点电荷在电场中运动时加速度的方向必定和通过该点电场线的切线方向一致D、静止的点电荷在电场中受到电场力作用运动时，轨迹可能与电场线重合2、如图所示的直线为某一电场中的一根电场线，在这根电场线上有A、B两点，用分别来表示A、B两点的场强，则：（ ）A、A、B两点的场强方向相同B、因为电场线的方向从A指向B，所以C、由于A、B在一直线上一定有D、因为仅有一根电场线，所以、 的大小的关系无法确定和3、下列说法中正确的是：（ ）A、在一个以点电荷为中心，为半径的球面上，各处的电场强度都相同B、E=k对任何静电场都适用C、检验电荷+q在电场中的受力方向一定和电场线的切线方向在一条直线上D、当初速度为零时，检验电荷在电场中的运动轨迹一定与电场线重合4、在X轴上有两个点电荷，一个带正电Q1一个带负电-Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强大小，则在X轴上：（ ）A、E1=E2之点只有一处，该处合场强为0