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电场 电场强度
3
第九章 静电场及其应用
例如：
接触力:弹力和摩擦力等
非接触力:重力，磁力，库仑力等
物体之间的相互作用，有的需要通过接触，有的则不需要。
问题
脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；
狗拉雪橇，媒介物是绳子；
物体受重力作用，媒介物是重力场；
两电荷不直接接触，它们之间的相互作用是怎样产生的
B
θ
+
+
+
+
+
+
A
+
+
+
+
+
+
19世纪30年代，法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
电荷
电荷
电场
英国物理学家 法拉第（1791-1867）
电场已被证明是一种客观存在，它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，因而场与实物是物质存在的两种不同形式。
本章只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。
一、电场
1、定义:
存在于带电体周围的特殊物质。
2、基本性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。
物质存在的两种形式
实体:由分子或原子组成，看得见，摸得着
场:看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
1、检验电荷、场源电荷（源电荷）
场源电荷：产生电场的电荷
对检验电荷的要求：
（1）电荷量应当充分小，放入电场之后，不致影响原来要研究的电场（即源电场）
（2）体积要充分小，以便它在电场中有确定的位置，便于用来研究电场（源电场）中各点的情况
检验电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷
二、电场强度
不同的电荷在电场中同一点所受的电场力不同，但电场中同一点的电场是一定的， 因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱。
思考：能否用电场力的大小表示电场的强弱？
须找一个与检验电荷无关而由电场决定的物理量！
思考：能否用比值F/q的大小表示电场的强弱？
4q
2q
q
F / q
电场力 F
检验电荷
的电荷量q
电场中的同一点，比值F/q是一定的。电场中不同的点，F/q一般是不同的。因此F/q能反映电场中某点的性质 。
2.电场强度
（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。
（3）单位：牛/库(N/C) 伏/米(V/m) 1 V/m=1N/C
（2）定义式：
q 不带符号
（定义式，适用于任意电场）
（4）物理意义：描述电场的强弱和方向
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
（5）场强的矢量性：
-Q
+q
F
E
-Q
-q
E
F
物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同．
“离+Q而去，向-Q而来”
1
2
3
4
5
电场强度和电场力的对比
电场强度E
电场力F
仅指电荷在电场中的受力
是反映电场本身的力的性质的物
理量，其大小表示电场的强弱
定义式：
计算式：
E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关
F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定
E是矢量，其方向与正电荷(+q)在该点受到的电场力的方向相同
F是矢量，其方向对于正电荷(+q)，F与E同向；对于负电荷(-q)，F与E反向
E的单位：
F的单位：
E=F/q
F=qE
牛/库 (N/C)
牛 (N)
1、电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ）
A 若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半。
B 若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。
C P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。
D P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
课堂训练
点电荷的电场强度是怎样的呢？
F
E
r
+
+
q
Q
P
在点电荷Q 形成的电场中，距Q 为 r 的P 点，检验电荷受到的电场力为
根据电场强度的定义，可知P 点的电场强度大小为
1.真空中点电荷的场强
+
-
（1）大小
（2）场强方向：正点电荷电场方向背离电荷；负点电荷电场方向指向电荷
(Q表示场源电荷的电量)
三、点电荷的场强
（3）两个公式的比较
式源
适用范围
电荷的意义
定义式
决定式
一切电场
真空中点电荷电场
q 是检验电荷，E 与 q 无关
Q 是场源电荷，E 与 Q 有关
思考：如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？
2.电场强度的叠加：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矢量和
P点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生电场强度E2的矢量和，合成应遵循平行四边形法则 。
Q
r
P
r
Q
P
（2）推论：一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同
英国物理学家法拉第首先引入了电场强度的图象，他在电场中画了一系列带箭头的曲线，这些曲线就叫做电场线。
电场看不见，摸不着，有没有形象化描述的办法
1、定义：电场线是用来形象地描述电场强弱与电场强度方向特性的一簇曲线。
（1）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致
（2）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场强线较疏，因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小。
EA>EB
四、电场线
A
B
电场线是电荷运动的轨迹吗？
A
B
电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向（负电荷则相反）。要使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件
例如：①电场线是直线；②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；③电荷只受电场力作用。
2、电场线的特征
（1）静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷止于无穷远处，负电荷的电场线起于无穷远处；
（2）电场线不会相交，也不会相切；
（3）电场线是假想的，实际电场中并不存在；
（4）电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系；
（5）电场线是整个空间立体分布的，而不只是个平面内！
2.关于电场线的几种说法中，正确的是( )
A、沿电场线方向，场强必定越来越小；
B、在复杂电场中的电场线是可能相交的；
C、点电荷在电场中的运动轨迹一定跟电场线相重合；
D、电场线越密的地方，同一检验电荷所受的电场力就越大
D
课堂训练
如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。
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电场线模拟实验(立体)
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电场线演示
3、 典型电荷的电场线
正电荷的电场线，从正电荷出发到无穷远处
——光芒四射
负电荷的电场线，从无穷远出出发，终止于负电荷
——万箭穿心
a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大
b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。
特点：
－
+
点电荷的电场线
从正电荷出发到无穷远处，——猫头鹰
中垂线上的场强有什么特点？
1、两电荷连线中点O处的场强大小为零。
2、电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。
3、电荷连线上从一电荷到另一电荷，场强先变小后变大。
4、电荷连线的中垂面上各点场强方向都和连线垂直。
5、电荷连线的中垂面上距中点O等距的点场强大小相等，方向不同。
6、从电荷连线的中点O沿中垂面到无穷远，场强先变大后变小。(在 处电场强度最大)
O
等量同种电荷的电场线
始于正电荷出发，止于负电荷——螃蟹
中垂线上的场强有什么特点？
特点：1、电荷连线上从一电荷到另一电荷，场强先变小后变大。
2、电荷连线的中垂面上各点电场线都和此面垂直。
3、电荷连线的中垂面上距中点O等距的点场强相同。
4、沿中垂面离中点O越远，场强越小。
等量异种电荷的电场线
1.定义：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场。
匀强电场的电场线是什么样的？
2.匀强电场的电场线是间隔相等的平行线
带有等量异号电荷的一对平行金属板，如果两板相距很近，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场。
五、匀强电场
课堂小结
电场
客观存在、特殊物质
电场强度
特例
电场的叠加
矢量运算
电场线
不是实际存在的线，只是用来形象地描述电场
匀强电场
电场强度的大小相等，方向相同
看
观
谢
谢

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