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十四、电场强度、静电的防止与利用　
考点1　对电场与电场强度的理解 【必修第三册,11～13页】
1.电场:对放入其中的电荷有 的作用。带电体间的相互作用是通过周围的 发生的。
2.电场强度
(1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的 与它的 的比值。
(2)定义式: ,单位: 。
(3)方向: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 ,与负电荷在该点所受静电力的方向 。
力
电场
静电力
电荷量
N/C
相同
相反
【注意】 电场强度的大小与方向由场源电荷决定,与试探电荷无关。
考点2　电场线　匀强电场 【必修第三册,14～16页】
1.电场线的特点
(1)电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而 。
(2)任意两条电场线不相交。
(3)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。
(4)电场线的 定性地反映了电场的强弱,电场线上每一点的
表示该点的 。
假想的线
疏密程度
切线方向
电场强度方向
2.匀强电场
如果电场中各点的电场强度的 、 ,这个电场就叫作匀强电场。
3.常见电场的电场线
大小相等
方向相同
【考点释疑】
(1)电场线并不是粒子运动的轨迹。带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合力与初速度共同决定。
(2)电场中某点没有电场线经过,但该点的电场强度不一定为0。
[教材边角]
人教版必修第三册教材P17T5图9.3-11
某一区域的电场线分布如图9.3-11所示。A、B、C是电场中的三个点。
(1)哪一点的电场强度最强 哪一点的电场强度最弱
(2)画出各点电场强度的方向。
(3)把负的点电荷分别放在这三个点,画出它所受静电力的方向。
提示:(1)B点的电场强度最强,C点的电场强度最弱。
提示: (2)(3)如图所示。
考点3　点电荷的电场　电场强度的叠加 【必修第三册,13～14页】
1.真空中点电荷的电场
(1)电场强度公式: ,其中k是静电力常量,Q是 的电荷量,r为某点到场源电荷的距离。
(2)方向:当Q为正电荷时,电场强度E的方向 ;当Q为负电荷时,电场强度E的方向 。
场源电荷
沿半径向外
沿半径向内
2.电场强度的叠加
电场强度是 ,如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 。
矢量
矢量和
[教材边角]
人教版必修第三册教材P17T7图9.3-13
如图9.3-13,真空中有两个点电荷,Q1为4.0×10-8 C、Q2为-1.0×10-8 C,分别固定在x轴的坐标为0和6 cm的位置上。
(1)x轴上哪个位置的电场强度为0
(2)x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿 x 轴的正方向的
提示:(2)在x轴上012 cm的地方,电场强度的方向总是沿x轴正方向。
考点4　静电的防止与应用 【必修第三册,18～21页】
1.静电平衡
(1)静电平衡状态:导体在电场中发生静电感应现象时,
,使导体内部的电场减弱,直至为零,导体内的自由电子不再发生 的状态。
(2)处于静电平衡状态下导体的特征。
①内部的电场强度 。
②外部表面附近任何一点的电场强度方向必定与这点的表面 。
感应电荷的电场与
原电场叠加
定向移动
处处为0
垂直
(3)静电平衡时,导体上的电荷分布特点。
①导体内部没有净电荷,电荷只分布在导体的 。
②在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量) ,凹陷的位置几乎没有电荷。
2.空气的电离:导体尖端电荷密度很大,电场很强,带电粒子在 的作用下发生剧烈运动,并与空气分子碰撞,从而使空气分子中的正负电荷
的现象。
3.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷 ,相当于导体从尖端失去电荷的现象。
外表面
越大
强电场
分离
中和
4.静电屏蔽:金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响,壳(网)内电场强度保持为 ,外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响。金属壳(网)的这种作用叫作静电屏蔽。
5.静电的防止与利用
(1)尖端放电。
①应用: 是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
②防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
(2)静电屏蔽的应用:电学仪器外面有金属壳、野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连,即形成一个稀疏的金属“网”。
(3)静电吸附的应用: 、 、 。
避雷针
静电除尘
静电喷漆
静电复印
0
【真题演练】
1.(2025·1月浙江学考)如图所示是电场中某一区域的电场线,A、B、C是电场中的三个点,则(　　)
A.A点的电场强度最大
B.C点电势比B点电势高
C.正电荷在B点由静止释放后沿电场线运动
D.正电荷从A点移到B点克服电场力做功
D
解析:D　电场线越密处场强越大,因此B点电场强度最大,A错误;根据沿电场线方向电势降低,可知C点电势比B点电势低,B错误;带电粒子在电场中沿电场线运动应具备的两个条件是电场线为直线且粒子的初速度方向与电场强度方向在同一直线上,由题图可知,正电荷在B点由静止释放,不会沿电场线运动,C错误;从A到B电势升高,根据Ep=qφ可知正电荷电势能增加,正电荷从A点移到B点克服电场力做功,D正确。
2.(2024·1月浙江学考)下列图中属于两个等量正点电荷周围电场线分布情况的是(　　)
A B C D
D
解析:D　等量同种正点电荷是相互排斥的,它们产生的电场线对称分布,且电场线都是从正电荷出发,到无限远终止。故选D。
3.(2023·1月浙江学考改编)如图所示,真空中电荷量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r,A、B为它们水平连线上两点(其中B为中点),C为连线中垂线上的一点。已知静电力常量为k,这两个点电荷间的库仑力大小为　　 ,+Q在B点产生的电场强度大小为　　　　　。它们在A点的合电场强度方向为
　　　　　　(选填“水平向左”“水平向右”“竖直向上”或“竖直向下”)。
水平向右
4.(2021·1月浙江学考)如图所示,两块水平放置的带电金属板A、B之间有电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场。质量为m的带电微粒恰好能悬浮在两板之间,重力加速度为g。
(1)该微粒带正电还是负电
答案:(1)负电
解析:(1)微粒受向上的静电力和向下的重力,两力平衡,而电场方向向下,则微粒带负电。
(2)求该微粒所带的电荷量q。
(3)由于吸附尘埃,该微粒质量增大到2m,若电荷量不变,求其加速度的大小和方向。
感谢观看十四、电场强度、静电的防止与利用　　　　　　 　　　　　 　　　　　
考点1　对电场与电场强度的理解 【必修第三册,11～13页】
1.电场:对放入其中的电荷有力的作用。带电体间的相互作用是通过周围的电场发生的。
2.电场强度
(1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的静电力与它的电荷量的比值。
(2)定义式:E=,单位:N/C。
(3)方向: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静电力的方向相反。
【注意】 电场强度的大小与方向由场源电荷决定,与试探电荷无关。
考点2　电场线　匀强电场【必修第三册,14～16页】
1.电场线的特点
(1)电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线。
(2)任意两条电场线不相交。
(3)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。
(4)电场线的疏密程度定性地反映了电场的强弱,电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向。
2.匀强电场
如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同,这个电场就叫作匀强电场。
3.常见电场的电场线
【考点释疑】
(1)电场线并不是粒子运动的轨迹。带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合力与初速度共同决定。
(2)电场中某点没有电场线经过,但该点的电场强度不一定为0。
[教材边角]
人教版必修第三册教材P17T5图9.311
某一区域的电场线分布如图9.311所示。A、B、C是电场中的三个点。
(1)哪一点的电场强度最强 哪一点的电场强度最弱
(2)画出各点电场强度的方向。
(3)把负的点电荷分别放在这三个点,画出它所受静电力的方向。
考点3　点电荷的电场　电场强度的叠加【必修第三册,13～14页】
1.真空中点电荷的电场
(1)电场强度公式:E=k,其中k是静电力常量,Q是场源电荷的电荷量,r为某点到场源电荷的距离。
(2)方向:当Q为正电荷时,电场强度E的方向沿半径向外;当Q为负电荷时,电场强度E的方向沿半径向内。
2.电场强度的叠加
电场强度是矢量,如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
[教材边角]
人教版必修第三册教材P17T7图9.313
如图9.313,真空中有两个点电荷,Q1为4.0×10-8 C、Q2为-1.0×10-8 C,分别固定在x轴的坐标为0和6 cm的位置上。
(1)x轴上哪个位置的电场强度为0
(2)x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿 x 轴的正方向的
考点4　静电的防止与应用【必修第三册,18～21页】
1.静电平衡
(1)静电平衡状态:导体在电场中发生静电感应现象时,感应电荷的电场与原电场叠加,使导体内部的电场减弱,直至为零,导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
(2)处于静电平衡状态下导体的特征。
①内部的电场强度处处为0。
②外部表面附近任何一点的电场强度方向必定与这点的表面垂直。
(3)静电平衡时,导体上的电荷分布特点。
①导体内部没有净电荷,电荷只分布在导体的外表面。
②在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
2.空气的电离:导体尖端电荷密度很大,电场很强,带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动,并与空气分子碰撞,从而使空气分子中的正负电荷分离的现象。
3.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷的现象。
4.静电屏蔽:金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响,壳(网)内电场强度保持为0,外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响。金属壳(网)的这种作用叫作静电屏蔽。
5.静电的防止与利用
(1)尖端放电。
①应用:避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
②防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
(2)静电屏蔽的应用:电学仪器外面有金属壳、野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连,即形成一个稀疏的金属“网”。
(3)静电吸附的应用:静电除尘、静电喷漆、静电复印。
【真题演练】
1.(2025·1月浙江学考)如图所示是电场中某一区域的电场线,A、B、C是电场中的三个点,则(　　)
A.A点的电场强度最大
B.C点电势比B点电势高
C.正电荷在B点由静止释放后沿电场线运动
D.正电荷从A点移到B点克服电场力做功
2.(2024·1月浙江学考)下列图中属于两个等量正点电荷周围电场线分布情况的是(　　)
　
A B
　
C D
3.(2023·1月浙江学考改编)如图所示,真空中电荷量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r,A、B为它们水平连线上两点(其中B为中点),C为连线中垂线上的一点。已知静电力常量为k,这两个点电荷间的库仑力大小为　　　　,+Q在B点产生的电场强度大小为　　　　　。它们在A点的合电场强度方向为　　　　　　(选填“水平向左”“水平向右”“竖直向上”或“竖直向下”)。
4.(2021·1月浙江学考)如图所示,两块水平放置的带电金属板A、B之间有电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场。质量为m的带电微粒恰好能悬浮在两板之间,重力加速度为g。
(1)该微粒带正电还是负电
(2)求该微粒所带的电荷量q。
(3)由于吸附尘埃,该微粒质量增大到2m,若电荷量不变,求其加速度的大小和方向。
考点2
[教材边角] 提示:(1)B点的电场强度最强,C点的电场强度最弱。
(2)(3)如图所示。
考点3
[教材边角] 提示:因为电荷量的大小Q1>Q2,所以在Q1左侧的x轴上,Q1产生的电场的电场强度总是大于Q2产生的电场的电场强度,且方向总是指向x轴负半轴,在x=0和x=6 cm之间,电场强度总是指向x轴的正方向。因此,只有在Q2右侧的x轴上,才有可能出现电场强度为0的点。
(1)设该点与原点的距离为x,则k-k=0,即4(x-6)2-x2=0,解得x1=4 cm(不合题意,舍去)和x2=12 cm。所以,在x2=12 cm处电场强度等于0。
(2)在x轴上012 cm的地方,电场强度的方向总是沿x轴正方向。
真题演练
1.D　电场线越密处场强越大,因此B点电场强度最大,A错误;根据沿电场线方向电势降低,可知C点电势比B点电势低,B错误;带电粒子在电场中沿电场线运动应具备的两个条件是电场线为直线且粒子的初速度方向与电场强度方向在同一直线上,由题图可知,正电荷在B点由静止释放,不会沿电场线运动,C错误;从A到B电势升高,根据Ep=qφ可知正电荷电势能增加,正电荷从A点移到B点克服电场力做功,D正确。
2.D　等量同种正点电荷是相互排斥的,它们产生的电场线对称分布,且电场线都是从正电荷出发,到无限远终止。故选D。
3.解析:根据库仑定律可知两个点电荷间的库仑力大小为F=k,两个点电荷相距为r,B为中点,+Q与B之间的距离为,根据点电荷的电场强度公式可知EB=4k,由于+Q和-Q两个点电荷在A点产生的电场强度方向均水平向右,故它们在A点的合电场强度方向水平向右。
答案:k　4k　水平向右
4.解析:(1)微粒受向上的静电力和向下的重力,两力平衡,而电场方向向下,则微粒带负电。
(2)由微粒受力平衡得mg=qE,得q=。
(3)由牛顿第二定律得2mg-qE=2ma,
解得a=g,方向竖直向下。
答案:(1)负电　(2)　(3)g,方向竖直向下

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