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第三节 电场 电场强度
第九章 静电场及其应用
第2课时
电场
对电场的理解：
电场客观存在
①是一种特殊的物质
②只要是带电体，周围都可以产生电场
③静止电荷产生的电场，叫静电场
施力于
施力于
电场
电荷
电荷
A
B
产生
产生
电场强度
E
定义：放入电场中某一点的试探电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 之比，
叫作该点的电场强度，简称场强，用 E 表示。
定义式：
电场强度也是通过物理量之比定义的新物理量。
注意：该式适用于一切电场。
试探电荷的电荷量
电场强度
电场强度是矢量，遵循平行四边形法则。
物理意义：反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。
电场强度的方向
①与正电荷在该点所受的静电力的方向相同
②与负电荷在该点所受的电场力的方向相反
+Q
+q
F
E
+Q
-q
E
F
一个电荷量为 Q 的正点电荷，在与之相距 r 处的电场强度
是多少？
r
场源电荷Q
正试探电荷q
+
F
请你在草稿纸画出这个球面上各点的电场强度矢量图
电场强度
一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距 r 处的电场强度：
电场强度的大小：
与点电荷相距 r 的球面上各点的电场强度
同一球面 电场强度大小相等
仅适用于真空中点电荷的电场
点电荷的电场
点电荷的电场
电场强度
电场强度的方向：
当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内
与点电荷相距 r 的球面上各点的电场强度
当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外
光芒四射
万箭穿心
电场强度的叠加
电场强度
遵循矢量叠加的法则：
平行四边形定则
Q1
Q2
P
E2
E1
E
①请你画出P点的场强方向
实质： 电场强度的矢量和
电场强度的叠加
电场强度
遵循矢量叠加的法则：
平行四边形定则
Q1
Q2
P
E2
E1
E
②请你画出P点的场强方向
实质： 电场强度的矢量和
例题1.如图所示，在真空中A点有一正电荷 Q=2.0×10-4C，把检验电荷q=2.0×10-6C 的负电荷置于B点，他们相距离 r=2m，求：
（1）q 受到的电场力；
（2）q 所在点的电场强度；
（3）只将B处的检验电荷 q 移走，求此时 B 点的电场强度。
例题1.如图所示，在真空中A点有一正电荷 Q=2.0×10-4C，把检验电荷q=2.0×10-6C 的负电荷置于B点，他们相距离 r=2m，求：
（1）q 受到的电场力；
（2）q 所在点的电场强度；
（3）只将B处的检验电荷 q 移走，求此时 B 点的电场强度。
解：（1）根据库仑定律得：q受到的电场力：109×0.9N
（2）方法一：根据电场强度的定义得：=4.5×105N/C
方法二：根据真空中点电荷的电场强度的定义：105N/C
（3）电场强度由电场本身决定，故仍为：E=4.5×105N/C
电场强度——均匀带点球体（或球壳）在外部产生的电场
等效
微元法：将带电球体分成无数点电荷，然后再利用电场强度的叠加。
例题2.如图所示，一半径为r的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为r，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　 　)
A. B.
C. D.
B
例题2.如图所示，一半径为r的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为r，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　 　)
B
解：
b点处的场强为零，说明Q与q在b点处产生的场强大小相等、方向相反，则Q、q为等量同号电荷，因此Q在d点产生的场强：
d点处的合电场强度：
如何更加形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向？
描述磁场——磁感线
可以用带有箭头的线来
描述电场强度
电场线——法拉第
电场强度
为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线
定义：
电场客观存在
电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致
电场线的方向：
①与正电荷在某一位置受力方向相同
②与负电荷在某一位置受力方向相反
电场线——法拉第
电场强度
为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线
定义：
电场客观存在
电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致
电场线的特点
①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。
②在同一幅图中，电场线密集的地方场强大，电场线稀疏的地方场强小
一个电荷量为 Q 的正点电荷，在与之相距 r 处的电场强度
是多少？
E1
E2
两条电场线相交
如果两条电场线相交，交点处就会有两个切线方向，这与电场中同一点处的场强及其方向是唯一的性质相矛盾
不存在两个电场线相交
电场线——法拉第
电场强度
为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线
定义：
电场客观存在
电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致
电场线的特点
③电场线在电场中不相交
④电场线是为了形象地描述电场而假想的一些线，不是客观存在的
电场线——正点电荷的电场线
电场强度
光芒四射
正点电荷的电场线
①离点电荷越近电场线越密，越远越疏（近大远小）
②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
③点电荷周围不存在场强相同的两点。
电场线——负点电荷的电场线
电场强度
负点电荷的电场线
万箭穿心
①离点电荷越近电场线越密，越远越疏（近大远小）
②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
③点电荷周围不存在场强相同的两点。
电场线——等量同种点电荷的电场线
电场强度
等量同种点电荷的电场线
①两点电荷连线之间的场强先变小后变大。连线中点O场强为零
②两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强先变大后变小。
③连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大反向
电场线——等量异种点电荷的电场线
电场强度
等量异种点电荷的电场线
①两点电荷连线之间的场强先变小后变大。
②从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强逐渐减弱。
③连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大同向。
关于电场强度的比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷
（两点电荷）连线中点O处 指向负电荷 为零
连线之间（从左到右） 先变小，再变大 先变小，再变大
沿中垂线由O点向外 场强逐渐减小 向外先变大后变小
连线或中垂线上关于O点对称的两点 等大同向 等大反向
电场线——等量同种与等量异种的比较
电场强度
模拟电场线
把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况
演示——模拟电场线（课本p15）
电场强度
电场线的形状可以用实验来模拟
例题3.关于电场线，下述说法中正确的是( )
A.电场线是客观存在的
B.电场线与电荷运动的轨迹是一致的
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
C
电场强度
匀强电场
定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这种电场叫匀强电场。
特点：
①电场强度方向处处相同，所以匀强电场的电场线是平行线。
②电场线疏密程度相同，即电场线分布均匀。
E
电场强度
匀强电场——平行金属板间电场
平行金属板间电场
相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。
1.以点电荷向平板作垂线为轴，电场线关于轴左右对称（像天女散花或垂柳）
2.电场线的分布情况类似于等量异种点电荷的电场线分布，而带电平板恰为两点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
4.平板表面的电场线和平板垂直。所以在平板表面移动电荷时，电荷受到的电场力垂直于平板，其电场力不做功。
点电荷与无限大带电平板的电场线特点
1.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点所受的静电力越大
D．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
A．FA=FB，方向相同 B．FA≠FB，方向相同
C．FA≠FB，方向不同 D．FA=FB，方向不同
2.真空中O点固定一点电荷，虚线是以O为圆心的圆，如图所示。将另一个正点电荷先后放在圆周上的A、B两点，受到库仑力的大小分别为FA、FB。则下列说法正确的是（　　）
D
3.正检验电荷q在电场中仅受电场力作用下，由P点处开始向Q点做减速运动，且运动的加速度值越来越小，则可以确定它所处的电场可能是（ ）
C
4.如图所示，M、N为两个等量同种点电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（　　）
C
P
M
N
O
+Q
-Q
A．电荷q在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大
B．电荷q在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大
C．电荷q运动到O点时加速度为零，速度达最大值
D．电荷q越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零
A．A球所受绳子拉力为 B．场强方向向右
C．场强大小E= D．B球受到的电场力矢量和为mg
5.如图所示，把两个质量均为m的带正电的小球A、B（均可视为点电荷）用绝缘细线悬挂在天花板上，同时在空间施加一水平方向的匀强电场 E（方向未知），两球恰好静止在同一水平方向高度上，且B球悬线刚好沿竖直方向，A球悬线与竖直方向夹角θ=30°。已知qB=2qA=2q0，重力加速度为g。则（　　）
C

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