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9.3 电场 电场强度（1）
第九章 静电场及其应用
教学目标
知道电荷相互作用是通过电场发生的
理解电场强度的概念和定义
能推导点电荷场强的计算公式
知道电场叠加求合场强时用平行四边形定则
电场
没有接触的两个电荷之间的相互作用是靠什么传递？
19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为电荷的周围存在着由它产生的电场
处在电场中的其它电荷所受到的作用力就是这个电场给予的
电荷
电荷
电场
物理学的理论和实验证实并发展了法拉第的观点，电场被证明是一种客观存在。像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而也是物质存在的一种形式。
应该指出，只有援救运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，上述场的物质性才突显出来。本章只讨论静止点电荷产生的电场，叫做静电场
电荷是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的。因此，在研究电场性质时，应该将电荷放入电场中，从电荷所受的电场力入手。
试探电荷：用来检验电场是否存在和电场各点的性质的电荷
场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷
试探电荷的电荷量和体积都很小，使它放入后不影响原来要研究的电场
试探电荷是为了研究源电荷电场的性质而引入的，它的引入不改变源电荷的电场
电场强度
我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱，因为对于电荷量不同的试探电荷，即使在电场的同一点，所受的静电力也不相同。那么，用什么物理量能够描述电场的强弱呢？
+Q
q1
+Q
2q1
+Q
3q1
F1
2F1
3F1
我们推测试探电荷在电场中某点受到的静电力F与试探电荷的电荷量q场正比
电场强度
电场强度
Q
q




可以看出


实验表明，无论是点电荷的电场还是其他电场，在电场的不同位置，试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比一般说来是不一样的。它反映了电场在各点的性质，叫做电场强度
电场强度
电场强度



方向：规定电场中某点的电场强度方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同
电场强度是矢量
电场强度
例1 场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷;试探电荷q=-2×10-5 C,是负点电荷,它们相距r=2 m而静止,且处在真空中,如图所示。求:
(1)q受的静电力。
(2)q所在的B点的电场强度EB。
(3)拿走q后B点的电场强度。
电场强度

(3)电场强度是反映电场的力的性质的物理量,它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的,与试探电荷q是否存在无关。故B点的电场强度仍为4.5×105 N/C,方向由A指向B。

电场强度
例2 电场中有一点P,下列说法正确的是 (　　)
A.若放在P点的电荷的电荷量减半,则P点电场强度减半
B.若P点没有试探电荷,则P点的电场强度为零
C.P点的电场强度越大,则同一电荷在P点所受的静电力越大
D.P点的电场强度方向为试探电荷在该点受的静电力方向
电场强度
解析:电场强度是由电场本身决定的,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关,选项A、B错。电荷量一定时,由F=Eq可知,电场强度越大,所受的静电力越大,C对。若试探电荷是正电荷,它受的静电力方向就是该点的电场强度方向,但试探电荷是负电荷时,它受的静电力方向的反方向是该点电场强度的方向,D选项错。
答案:C
电场强度
如图所示,在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q,已知q到Q的距离为r,Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？

电场强度

电场强度
2.多个点电荷电场的叠加原理
电场强度是矢量,当空间存在多个点电荷产生的电场时,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
+Q1
-Q2
p
E2
E1
E
电场强度
例3 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r
(1)求两点电荷连线的中点O的电场强度;
(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A、B两点都为r的O'点的电场强度如何
电场强度


练习
1.(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是(　　)
A.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用
B.电场是人为设想出来的,其实并不存在
C.某点的电场强度越大,则同一电荷在该点所受到的静电力越大
D.某点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的静电力的方向
AC
练习

练习
2.在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷,此时测得该点的电场强度为(　　)
A.大小为3E,方向和E相反
B.大小为E,方向和E相同
C.大小为3E,方向和E相同
D.大小为E,方向和E相反
B
练习
解析:当在电场中某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E,若在同一点放入电荷量为q'=3q的试探电荷时,电场强度的大小和方向都不变,即该点的电场强度大小仍为E,方向与E相同,选项B正确。
3.如图,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2。E1与E2之比为( )

练习

练习
4.在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球,小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上,小球D位于三角形的中心,如图所示,现让小球A、B、C带等量的正电荷Q,让小球D带负电荷q,使四个小球均处于静止状态,则Q与q的比值为(　　)

练习
D

练习
本课结束

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