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9.3电场 电场强度
第九章 静电场及其应用
目录
01-电场
02-电场强度
03-点电荷的电场 电场强度的叠加
05-匀强电场
04-电场线
01
电场
电场
思考：力是由于物体相互作用产生的，两个没有接触的电荷是通过什么相互作用而产生的库仑力呢？
19世纪30年代，英国物理学家法拉第认为电荷周围存在电场，电荷之间通过电场而产生相互作用；后被各国科学家证实电场真实存在。
电场看不见摸不着，但是真实存在的一种物质形式。
电场
电场的基本性质：对放入电场中的电荷存在力的作用，即电场力；
所以电荷之间的相互作用就是通过电场来实现的：即A电荷产生电场，电场对B电荷产生电场力，B电荷产生电场，电场对A电荷产生电场力
高中主要研究静电场，即静止的电荷产生的电场
+
+
02
电场强度
电场强度
根据库仑定律，两个电荷距离不同静电力大小也不同，我们可以推出那么电场的强弱也随着距离在发生变化。
+
+
场源电荷：激发电场的带电体带的电荷，用Q表示，我们要探究其电场的性质。
试探电荷：也被称为检验电荷，电荷量和体积都很小的点电荷，用q表示；它不会影响源电荷所激发的电场，用来探究电场的性质
电场强度
接下采用控制变量法，研究电场的性质
+
+
1、保持Q和q不变 ，改变不同的位置，试探电荷所受电场力大小只和距离有关
2、保持Q不变，q位置不变，改变q电荷量，q受到的电场力大小和q的大小成正比
3、保持q不变，q位置不变，改变Q电荷量，q受到的电场力大小和Q的大小成正比
结论：
场源电荷激发的电场强度，随着距离增大/减小而减小/增大；
场源电荷激发出的电场强度只和场源电荷有关，和试探电荷无关；
电场强度
电场强度：
定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F和q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用字母E表示。
定义式： 适用一切电场 单位：牛每库仑，符号： N/C
矢量性：物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受的电场力的方向相反。
03
点电荷的电场
电场强度的叠加
点电荷的电场
点电荷场强推导：
联立两个公式可得：
1、这是点电荷场强的决定式：
Q代表场源电荷，r代表电场中任一位置到场源电荷中心的距离。
E取决于Q以及r ，和试探电荷q无关。以Q中心的任一球面上E大小相等。
2、方向：Q＞0，则沿着半径向外发散，Q＜0 ，则沿着半径指向源电荷中心。
+
-
两种场强公式的区别
性质 适用范围 式中的意义
定义式 任何电场
q为试探/检验电荷，F为电场力，E与q、F无任何关系
决定式 点电荷产生的电场
Q为场源电荷，r为某个位置和场源电荷的距离，两者共同决定了这个位置的场强
点电荷的电场
由于电场强度是矢量，在多个场源电荷形成的电场中，某点的电场强度等于各场源电荷单独在这点产生的电场强度的矢量和。
电场强度的叠加
+
-
P
N
M
请分别定性判断等量同种/异种电荷连线上的场强变化？以及连线上的中垂线上的场强变化？
对于不能看成点电荷的巨大带电球体或者球壳，在球体外部的场强等效于同等电量的点电荷在相同位置产生的场强。
电场强度的叠加
+
+
M
M
例1、在电场中某点放一检验电荷，其电量为q，受到的力为F，则该点电场强度
为 那么（ ）
A、若移去检验电荷，该点电场强度变为零；
B、若该点放一电量为4q的检验电荷，则该点电场强度变为E/4；
C、该点放一电量为6q的检验电荷，该点电场强度仍为E；
D、该点放一电量为3q的检验电荷，该点电场强度为3E.
电场强度的叠加
C
【例2】关于电场，下列说法中正确的是（　　）
A、 ，若q增加1倍，则该处电场强度为原来的0.5倍
B、 中，E与Q成正比，而与r2成反比
C、以场源电荷为心心，以r为半径的球面上，处处场强均相同
D、电场中某点场强的方向就是所有该点所放电荷受到的电场力的方向
电场强度的叠加
B
【例3】如图所示，A、B、C三点是直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点场强的方向与AB平行，则qB带________电，qB∶qA＝________.
电场强度的叠加
正
8：1
04
电场线
为了能够形象的描述电场强度的方向和大小，法拉第提出了电场线的概念
电场线：画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上的每点的切线方向表示该点电场的电场强度的方向。
电场线
常见的几种电场线分布如下：
电场线
单独的正负电荷的电场线
等量同种电荷和异种电荷的电场线
结合点电荷的场强公式以及电场线的分布情况，我们可以得到以下几点：
电场线
1、电场线从正电荷或无穷远处出发终止于负电荷或无穷远处。
2、同一情境中，电场线分布密集的位置，场强大，稀疏的位置，场强小。
3、电场线不相交且不是封闭的曲线。
思考：
请根据电场线的分布情况，分别定性判断等量同种/异种电荷连线上的场强变化？以及连线上中垂线上的场强变化？
电场线
等量同种电荷
1、从O点沿水平直线向两侧，场强先增大再减小，方向相反，且发生一次方向变化
2、从O点沿竖直线向两侧，场强先增大再减小，方向相反。
O
等量异种电荷
1、从O点沿水平直线向两侧，场强先增大再减小，方向相同且发生一次变化
2、从O点沿竖直线向两侧，场强一直减小，方向沿水平方向且不变。
O
匀强电场
匀强电场：
电场中各点的电场强度的大小和方向均相同，电场线平行且间距相等。
匀强电场
【例4】多选.以下说法中正确的是 (　　)
A.电场和电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切
B.在电场中，未绘制电场线的区域电场强度不一定零
C.同一试探电荷在电场线稀疏的地方所受静电力要小
D.电场线是客观存在的,用以形象表示电场的强弱和方向。
BC
匀强电场
【例5】多选. 如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的部分电场线，已知该电场线关于图中虚线对称，O点为A、B两点电荷连线的中点，a、b为A、B两点电荷连线的中垂线上关于O点对称的两点，则下列说法中正确的是（　　）
A．A、B不可能为等量异种电荷
B．A、B可能为电荷量不相等的正电荷
C．a、b两点处虽然无电场线，但是电场强度不为零
D．把一正电荷分别放在a、b两点，所受的电场力相同
AC
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