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第九章 静电场及其应用
第3节 电场 电场强度
1
由库仑定律可知：两点电荷间有一定距离，却存在着相互作用力。
思考：两电荷未直接接触，库仑力是如何作用的？
例如：
接触力：弹力、摩擦力等
非接触力：万有引力（重力）、磁力、库仑力等
万有引力的传递是通过万有引力场
——电场
磁力的传递是通过磁场
物体之间的相互作用，有的需要接触，有的则不需要。
两个电荷之间的相互作用靠电场传递。
扩展：
英国物理学家
法拉第
（1791-1867）
法拉第提出“场”概念
电荷的周围可能存在一种特殊的物质，这种物质使得处于其中的电荷受到力的作用。
----认为电场的存在
A
A产生的电场
B
FAB
FBA
A
B
FBA
FAB
电场
B产生的电场
电场
1.定义：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质
2.电场的基本性质：对放入电场的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。
电场看不见、摸不着的但又客观存在的特殊物质
3.静止电荷产生的电场称为静电场。
思考：既然电荷的周围存在电场，这些电场对场内的所有电荷影响都一样吗？
1、猜想影响因素：①电荷量（Q）；②距离（r）
2、验证：
采取：①场源电荷Q；②试探电荷（检验电荷）q；
（为验证某电荷产生的电场，需减少其他电荷的影响）
1、检验电荷q：①电量很小 ②体积很小（相对于场源电荷而言）
如何检验？
试探电荷测不出电场强弱，但可以显示电场力的大小。
试探电荷受力大小能否代表电场强弱？
仅能通过观察试探电荷受力情况寻找电场强弱的规律。
不能！
把不同试探电荷放入同一电场中的同一点，观察：
电荷q
电场力
0.1C
0.3C
0.15N
0.45N
0.8C
1.2C
1.8C
1.2N
1.8N
2.7N
规律：
寻找一个不变的量
电场是一种客观存在，某一位置的电场应该是确定的。
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（E）。
2、定义式： （F为试探电荷所受静电力；
q为试探电荷电荷量；）
3、单位：N/C
4、矢量：有大小、方向
（比值法定义）
规定：电场中某点的场强方向
与正电荷在该点所受的电场力的方向相同；
与负电荷在该点所受的电场力的方向相反；
A
B
+q
Q
-q
F
EA
F
EB
5、决定因素：
E的大小只决定于电场本身（场源电荷），与试探电荷（q）无关
真空中点电荷的场强
此公式为场强的定义式，适用于一切电场
试一试：推导真空中某一点电荷产生的场强。
适用于点电荷所产生的电场
+
-
如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q．
Q
Q
场源电荷
场源电荷
Q
A
B
若真空中有一点电荷，以此点电荷为圆心，可画出不同的圆，在画出的某一个圆位置处，有A,B两试探电荷，其场强相等吗？
A，B两点场强，大小相同，方向不同。
适用范围 公式中电荷的意义
定义式，适用一切电场。
仅对点电荷的电场适用
练习：
在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小 ，方向为 ；若将A处放点电荷为－2q，则该处电场强度大小为 ，方向为 。
向左
向左
电场强度的叠加
如果有几个点电荷同时存在，电场中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。这叫做电场的叠加原理。
+Q
-Q
+Q
-Q
结论：可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。
1、电场中有一点P，下列哪些说法是正确的( )
A、若放在P点的检验电荷的电量减半，则P点的场强减半；
B、若P点没有检验电荷，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点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向。
C
典例分析
2、（多选）真空中正的点电荷Q的电场中，距Q为r的P点放一个很小的点电荷q(q远比Q要小)，测得q受到的电场力为F，则P点的电场强度的大小为( )
AB
典例分析
典例分析
3、在电场中的某点放一个电荷量为1.5×10－7C的正点电荷，此电荷受到正北方向4.5×10－3N的电场力作用，现又外加一个向东方向大小为4.0×104N/C的电场，求该点现在的电场强度大小与方向？ （sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
答案：E=5.0×104N/C
方向：东偏北53 °
思考：下图A、B两点的场强大小是否相等？方向是否相同？ A、B两点的场强是否相同？
+Q
A
B


很明显，同一场源电荷周围不同处的场强方向不同。那么电荷周围的电场到底是什么样子呢？有什么方式可以帮助我们清晰的描述它呢？
利用画图
散开的头发大致
显示电场线的分布
带电人体的头发由于静电斥力而竖直散开。
1、定义：如果在电场中画一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线叫做电场线。
2、类比电场：
电场：
存在，看不到
电场线：
不存在，可以模拟
为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不真实存在
电场线
S
类似磁感线
电场线
3、电场线的性质：
（1）电场线是假想的，实际并不存在
（2）电场线上每一点的切线方向代表此点的场强方向
（3）任意两条电场线不会相交
正点电荷周围空间电场分布
几类常见电场线
1.正、负点电荷的电场中电场线的分布
负点电荷周围空间电场分布
几类常见电场线
1.正、负点电荷的电场中电场线的分布
[特点] 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。
几类常见电场线
2.等量点电荷之间的电场中电场线的分布
等量异种点电荷
几类常见电场线
2.等量点电荷之间的电场中电场线的分布
（1）等量异种点电荷
[特点]
①沿点电荷的连线，场强先变小后变大；
②两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(中垂线)垂直；
③在中垂面(中垂线)上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。
几类常见电场线
2.等量点电荷之间的电场中电场线的分布
等量正点电荷
几类常见电场线
2.等量点电荷之间的电场中电场线的分布
等量负点电荷
几类常见电场线
2.等量点电荷之间的电场中电场线的分布
（2）等量同种点电荷
[特点]
①两点电荷连线中点O处场强为0；
②两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0；
③两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏。
几类常见电场线
3. 点电荷与带电平板之间的电场中电场线的分布
[特点]
①以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称；
②电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线；
③在带电平板表面场强与平板垂直。
几类常见电场线
电场线的性质补充：
(4)电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小；
(5)静电场的电场线总是从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷终止（或者延伸到无穷远）；
(6)电场线是非闭合曲线
匀强电场
[特点]
①匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线；
②电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行。
+
+
+
+
+
+
+
+
+
电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？
这个说法是错误的。
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和加速度方向（负电荷则相反）。
探究：
什么情况下电场线可以代表物体的运动轨迹？
探究：
条件：
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。
①矢量性：电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量。规定正电荷受力方向为该点场强的方向。
③叠加性：在同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和。
二、电场强度三性
②唯一性：电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向决定于形成电场的电荷及空间位置，与放入电荷无关。
一、电场强度的计算:
1.任意电场:
2.点电荷的电场:
课堂总结

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