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　9.3 电场强度
第9章　静电场及其应用
1.理解电场强度的概念及其定义式，并会进行有关计算.
2.理解点电荷的电场强度及叠加原理.
3.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布.
目标定位
思考：物体之间 一定需要接触才有相互作用力吗？
接触力:弹力和摩擦力等
非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等
F
B
A
任何带电体周围存在一种特殊物质 ----电场
电场对放入其中的电荷有力的作用。这种力叫做电场力。
FA-B
B
FB-A
A
电荷A和B间是通过电场实现相互作用的
一、电场与电场强度
导学探究
(1)电场的基本性质是什么？如何去探究电场的这种性质？
答案　电场对放入其中的电荷有力的作用.可在电场中放一试探电荷，通过分析试探电荷的受力研究电场性质.
(2)在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？
答案　2F.nF.F与q成正比，即F与q的比值为定值.
电场和电场强度
1.电场
(1)概念：存在于电荷周围的一种特殊的 ，由电荷产生. 是物质存在的两种不同形式.
(2)基本性质：对放入其中的电荷有 .电荷之间通过 相互作用.
(3)静电场： 电荷产生的电场.
物质
场和实物
力的作用
静止
电场
2.电场强度
(1)场源电荷和试探电荷
电荷是激发或产生我们正在研究的电场的电荷. 电荷是用来检验电场是否存在及其 分布情况的电荷.
(2)电场强度
①定义：放入电场中某点的点电荷所受 与它的 的比值叫做该点的电场强度，简称场强.
②物理意义：表示电场的 和 .
③定义式： ，单位为牛(顿)每库(仑)，符号为 .
④方向：电场强度的方向与 所受静电力的方向相同，与负电荷所受静电力方向 .
场源
试探
强弱
静电力
电荷量
强弱
方向
N/C
正电荷
相反
比较项 名称　　　 定义 大小要求
试探电荷 用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷 尺寸和电量必须充分小，放入电场后，不影响原电场
场源电荷 激发出电场的电荷 无要求，可大可小
(1)由于E＝ ，所以有人说电场强度的大小与放入的试探电荷受到的力F成正比，与电荷量q的大小成反比，你认为这种说法正确吗？为什么？
答　不正确.电场中某点的电场强度E是唯一的，由电场本身决定，与是否放入试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关.
(2)这里定义电场强度的方法叫比值定义法，你还学过哪些用比值定义的物理量？它们都有什么共同点？
答　如加速度a＝ ，密度ρ＝ 等.用比值定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的原有物理量并无直接关系.
例　A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的试探电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则(　　)
A.若在A点换上－q，A点场强方向发生变化
B.若在A点换上电荷量为2q的试探电荷，A点的场强将变为2E
C.若在A点移去电荷q，A点的场强变为零
D.A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关
总结提升
(1)公式E＝ 是电场强度的定义式，不是决定式.其中q是试探电荷的电荷量. 加速度的定义式 决定式是什么？
(2)电场强度E的大小和方向只由电场本身决定，与是否放入的试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关.
二、点电荷的电场　电场强度的叠加
1.真空中点电荷周围的场强
(1)大小： .
(2)方向：Q为正电荷时，E的方向由点电荷指向 ；Q为负电荷时，E的方向由无穷远指向 .
2.电场强度的叠加：电场强度是矢量.如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 .
无穷远
点电荷
矢量和
公式E＝ 是点电荷场强的决定式，仅适用于点电荷的电场强度求解，Q是场源电荷，E与Q成正比，与r2成反比.
例　真空中距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个带电荷量为q(q Q)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为(　　)
BD
例　如图所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则：
(1)两点电荷连线的中点O的场强多大？
(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？
解　求解方法是分别求出＋Q和－Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理求出合场强.
(1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，由A指向B.A、B两点电荷在O点产生的电场强度
方法点拨
电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算.
三、电场线与匀强电场
导学探究
(1)为了形象的描述电场，法拉第引入了电场线的概念.电场线是真实存在的吗？
答案　电场线实际上不存在.
(2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？
答案　在电场中，某点电场线的切线方向表示该点电场强度方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏.
电场线画法规定及性质
①电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致.
A
B
C
几种特殊的电场线(自己画出电场线)
在正电荷形成的电场中,电场线起于正电荷延伸到无穷远处,在负电荷形成的电场中,电场线起于无穷远处止于负电荷.
③任何两条电场线在没有电荷的地方不会相交.
E1
E2
④、电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀疏的地方，场强越小。
EA
EB
EC
EA >EB> EC
3.匀强电场
(1)定义：电场中各点电场强度的 、 的电场.
(2)特点：①场强方向处处相同，电场线是 .
②场强大小处处相等，要求电场线疏密程度相同，即电场线 .
通常情况下怎样得到匀强电场？
带等量异种电荷、大小相等、互相靠近且正对的两平行金属板中部区域的电场就是匀强电场。
大小相等
方向相同
平行直线
间隔相等
通常情况下怎样得到匀强电场？
带等量异种电荷、大小相等、互相靠近且正对的两平行金属板中部区域的电场就是匀强电场。
【思考】
(1)在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗？
答　电场线是假想的.如果在每个地方都画电场线也就无法对电场进行描述了，所以在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场.
(2)电场线是物体的运动轨迹吗？
答　电场线不是运动轨迹，运动轨迹由运动电荷的受力和初速度共同决定，运动轨迹的切线方向为速度方向；电场线上各点的切线方向为该点的场强方向，决定着电荷所受电场力方向.
例　如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下
列说法中正确的是(　　)
A.这个电场可能是负点电荷的电场
B.点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大
C.正电荷可以沿电场线由B点运动到C点
D.点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)
电场线 运动轨迹
客 观 性 电场中并不存在，是为研究电场方便而人为引入的 粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的
切 线 意 义 曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向 轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向，但加速度的方向与速度的方向不一定相同
总结提升
(1)电场线并不是粒子运动的轨迹.带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定.电场线上各点的切线方向是场强方向，决定着粒子所受电场力的方向.轨迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向.
(2)电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件
①电场线是直线.
②带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线.
③带电粒子初速度的大小为零或初速度的方向沿电场线所在的直线.

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