高中物理第1章静电与静电场第3节电场及其描述学案选修1-1

第3节电场及其描述

学习目标知识脉络

1.认识电荷间的相互作用是通过电场发

生的，电场具有力的性质.

2.理解电场强度的概念，会用电场强度描

|电场

述电场的方向，会用公式£=(、E=婿十

算场强的大小.(重点、难点)

3.认识电场线，会用电场线来定性描述电

场的强弱和方向.(重点、难点)

电场和电场强度

［先填空］

1.电场

(1)产生；电荷在其周围形成场,通常称之为静电场，简称电场.带电体之间通过电场

产生力的作用，这种力叫电场力.

(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用.

(3)电场是客观存在的物质，但我们看不见，摸不着，是一种特殊的物质.

2.电场强度

(1)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力与它的电荷量柒的比值，即上，定义为

该点的电场强度,用后表示，简称场强.

F

(2)公式：E=-其单位是牛顿每库或伏特每米，符号为N/C或V/m.

仍

(3)点电荷的场强公式：£=岸.

(4)方向：规定亚咀苞在某点受力的方向即为该点电场强度的方向，与负电荷在该点所

受的静电力的方向相反.

(5)矢量：电场强度既有大小又有方向，是矢量.

(6)物理意义：描述电场强弱的物理量,与放入电场中的其他电荷无关.

［再判断］

1.电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的.(X)

2.电场看不见、摸不着，因此电场不是物质.(X)

3.根据42，电场强度£与产成正比，与菊成反比.(X)

5

4.公式£=一是电场强度的比值定义式，适用于一切电场.（J）

［后思考］

1.如图1-3-1所示，K和E为电荷s和Q间的相互作用的库仑力，那么内和内各是

怎样产生的？

图1-3-1

【提示】带电体1在其周围产生电场，放在此电场中的带电体2受到带电体1的电场

施加的力为E,同样带电体2在其周围也产生电场，放在此电场中的带电体1也受到带电体

2的电场施加的力为凡

2.本节我们用来定义电场强度的方法叫比值定义法，想一想：我们还学过哪些用比值

定义的物理量？它们有什么共同点？

【提示】在物理学中，常常用比值定义一个物理量，例如：密度。=予加速度a=f；

速度丫=：等.用比值定义法定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的另

外两个物理量并无决定关系.

电场强度是描述电场的力的性质的物理量.

1.«=上是电场强度的定义式，适用于任何情况.虽然£=匕，但£与产和例都无关，

电场强度是由电场本身决定的量.电场中某点的场强是确定的，其大小、方向只与建立电场

的本身（或场源电荷）有关，而与放入的试探电荷无关.

2.是点电荷所形成的电场的决定式.£由场源电荷q和试探电荷到场源电荷的距

离决定，与是否放入试探电荷无关.

3.电场强度少与电场力F的区别

电场强度电场力

定义电荷受到的电场力与电荷量的比值电场对电荷产生的作用力

公式E二F=Eq()

决定

只决定于电场本身，与电荷3无关由电荷3和场强共同决定

因素

单位N/CN

4.电场强度是矢量，当空间的电场是由几个电荷共同产生时，某点的场强应是每个点电

荷单独存在时在该点场强的矢量叠加.

一多选）关于电场强度的定义式〃节下列说法正确的是（）

A.式中产是放入电场中向电荷所受的力，。是放入电场中的电荷的电荷量

B.电场强度£与电场力F成正比，与放入电场中的电荷的电荷量。成反比

C.电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在此点所受的电场力

D.电场强度的定义利用了比值定义法

【解析】在£=:中g是引入的试探电荷的电荷量，厂是试探电荷所受的电场力，£和

念者在数值上相等，但是£与产和°都无关，夕是由电场本身决定的.电场强度少是由广

与。的比值定义的，利用了比值定义法.

【答案】ACD

2.关于电场，下列说法正确的是（）

【导学号：18152017]

A.由£=媒口，若“减半，则该处电场强度为原来的2倍

q

B.由E=[.知,E与〃成正比，而与户成反比

C.由Q吊知，在以。为球心，以广为半径的球面上，各处场强均相同

D.电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向

【解析】因£'=分。为场强定义式，而电场中某点场强下只由电场本身决定，与是否

引入电荷及0的大小、正负无关，故A错；由场强方向的规定知D错；夕=«是点电荷的场

强公式，B对，C错.

【答案】B

3.如图1・3・1所示，力为带正电为。的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板「处

放一质量为小电荷量为Q的小球，小球受水平向右的电场力儡转"角而静止，小球用绝

缘细线悬挂于。点，试求小球所在处的电场强度.

【导学号：18152018]

图1-3-1

【解析】分析小球受力如图所示，由平衡条件得：

%=卬班an夕，所以小球所在处的电场强度夕='=侬"；",小球带正电荷，因此电

场强度方向水平向右.

zizetan0.।"一，，,

【答案】---，方向水平向右

带电金属极力不能当成点电荷，电场强度是矢量，不仅要求出大小，还要求出方向.根

据共点力的平侧条件即nJ求得带电体之何的作用力，从而进一步求解电场强愎.

电场线

［先填空］

1.定义：为了形象地描述电场，人们在电场中画出的带有箭头的曲线.

2.电场线的特点：电场线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度的方向一致,电场

线的疏密程度描述电场的强弱，电场线越密的地方，电场越强.

［再判断］

1.电场线是电场中客观存在的物质.(X)

2.电场线是电荷在电场中的运动轨迹.(X)

3.电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线.(J)

［后思考］

电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹吗？

【提小】电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，规定电场线上每点的切

线方向为该点的电场强度方向，也是正电荷在该点所受电场力的方向.运动筑迹是带电粒子

在电场中实际通过的径迹，径迹上每一点的切线方向为带电粒子在该点的速度方向.因此，

不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹.

1.电场线的特点

(1)电场线从正电荷或无方远出发，终止于无穷远或负电荷.

(2)电场线分布的疏密反映了电场的强弱，表示场强的大小.

(3)电场线上任意一点的切线方向与该点场强方向一致.

(4)电场线在电场中不相交、不中断，因为如果电场线相交，该点的场强就有两个方

向了.

(5)电场线是为了形象描述电场而假想的，实际并不存在.

2.电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹

(1)如果电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度在这条直线上，那么带电粒子

的受力与其速度在一条直线上，粒子的运动轨迹和电场线可能重合.

(2)如果电场线是直线，带电粒子有一定的初速度且速度不在这条直线上，带电粒子的

运动轨迹是曲线，轨迹和电场线不重合.

(3)如果电场线是曲线，无论带电粒子是否有初速度，由于受力方向在不断改变，其

运动速度不可能与受力方向一致，所以轨迹一定不与电场线重合.

4.关于电场线，下述说法正确的是()

A.电场线是客观存在的

B.电场线与电荷运动的凯迹是一致的

C.电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同

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选项是错误的：

由静止开始运动的电荷所受电场力方向应是该点的切线方向，下一时刻的位置应沿切线方

向，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，选项B错误;

正电荷在电场中受的电场力方向与该点的切线方向相同，而负电荷所受电场力的方向与该点

切线方向相反，选项C正确：场强大小与场强的方向无关，与电场线的方向无关，只由电场

线的疏密决定,I)选项错误.

【答案】C

5.关于电场线的叙述，下列说法正确的是()

【导学号：18152019】

A.电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向

B.电场线是直线的地方一定是匀强电场

C.正点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与所在处的电场线的切线型合

D.画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场

【解析】解答本题时，最易错的是用特殊现象代表一般现象.如电场线为直线时，正

点电荷仅受电场力作用，将从狰止开始沿电场线方向运动，把这•特殊现象当成•般的电场

中正电荷都会沿电场线运动是错误的.从而可知A错，C对.电场线形象地表示电场，画有

电场线的地方有电场而电场线之间的空白区域也有电场，故D错.匀强电场的电场线是直线,

而且是间距相等的平行直线，故B错.

【答案】C

6.如图1-3-2所示为静电场的一部分