1、3 电场强度1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的。2.体会用比值定义物理量的方法，理解电场强度的定义公式、单位、方向。3.会推导点电荷的电场强度公式，并能进行有关的计算。4.知道电场线的定义和特点，会用电场线描述电场强度的大小和方向。重点：电场强度的概念及其定义式。难点：1.电场概念的理解。2.应用电场强度的叠加原理进行简单的计算。一、电场电场强度1.电场电荷周围客观存在_，电场的基本性质是对放入其中的电荷有_的作用。电荷之间的相互作用力是通过_产生的。2.试探电荷(检验电荷)用来检验_是否存在及其强弱分布情况的电荷，是研究_的工具。电场力电场电场电场3.电场强度放入电场中某点的电荷所受的
2、静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的_，简称_，用符号E来表示。电场强度定义式_，它适用于所有电场。4.电场强度方向电场强度是_，物理学中规定，电场中某点场强的方向与_在该点所受静电力的方向_，与_在该点所受静电力的方向_。5.电场强度单位_。电场强度场强矢量正电荷相同负电荷相反牛顿每库仑(N/C)二、点电荷的电场电场强度的叠加1.真空中的点电荷的电场强度_，它只适用于真空中点电荷的场强计算。2.电场强度的叠加电场中某点的电场强度为各个点电荷_在该点产生的电场强度的_和。3.电场力电荷在电场中受到的作用力，其大小为_，正电荷所受的电场力的方向与电场强度方向_，负电荷所受的电场力的方向与电场
3、强度方向_。单独矢量F=qE相同相反三、电场线1.电场线在电场中画出若干曲线，曲线上任意一点的切线方向都和该点的场强方向_,电场线虽然可以用实验的方法来模拟，但电场中并不存在电场线，它只是为了形象地描述电场而引入的一种_的曲线。相同假想2.电场线的特点(1)电场线从_或无限远出发，终止于_或负电荷。(2)电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向_。(3)任意两条电场线_，不中断。(4)电场线的疏密程度反映了场强的_。电场线越密的地方，场强_；电场线越疏的地方，场强_。3.匀强电场在电场中的某一区域里，电场强度的大小处处_、方向处处相同，这个区域的电场叫匀强电场。正电荷无限远相同不相交强弱越强越
4、弱相等【判一判】(1)公式E=只适用于真空中点电荷产生的电场。()(2)电场线是闭合的曲线。()(3)在公式中，是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小。()(4)电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大。()提示：(1)电场强度的定义式适用于任何电场，故(1)错误。(2)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是非闭合曲线，故(2)错误。(3)点电荷间的相互作用力是通过电场产生的，结合F=qE=和点电荷的场强公式E=可知，是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小；而是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小，故(3)
5、正确。(4)场强的大小与电场力的大小无关，故(4)错误。电场电场强度1.探究电场(1)如图所示，电荷A、B间存在着相互作用，讨论电荷A、B间的相互作用力是如何产生的？提示：如图，电荷A对电荷B的作用力，就是电荷A产生的电场对电荷B的作用；反之，电荷B对电荷A的作用力，就是电荷B产生的电场对电荷A的作用。(2)电场最明显的特征是什么？提示：电场最明显的特征就是对处在其中的其他电荷产生电场力的作用。2.探究电场强度(1)同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么原因造成的？提示：因为电场具有方向性以及各点强弱不同的特点，所以造成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大
6、小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向。(2)有同学根据E=提出场强与电荷受到的电场力成正比,或与电荷量成反比，这种说法是否正确?电场中某点的场强由什么决定?场强的方向是怎样的?提示：不正确。E=只是电场强度的定义式，并不能由此式得出场强与电荷受到的电场力成正比或与电荷量成反比。电场中某点的场强仅由电场本身决定。场强为矢量，它的方向与正电荷(负电荷)所受电场力的方向相同(相反)。【误区警示】在此问题中学生易出现以下两种错误：(1)认为电场强度的大小与试探电荷的电量有关。(2)认为电场强度的方向与试探电荷的正负有关。为此教师要讲清楚以下问题：(1)电场强度的大小与试探电荷的电量无关，即使该
7、点没有试探电荷，该点的场强也不变。(2)电场强度的方向与试探电荷的正负无关，我们规定电场强度的方向与正电荷(负电荷)在该点所受电场力的方向相同(相反)。【知识点拨】电场强度的三个性质(1)矢量性：场强是矢量，其大小按定义式E=计算即可，其方向规定为正电荷在该点的受力方向。其单位为：牛每库(N/C)。(2)唯一性：电场中某一点处的电场强度E的大小和方向是唯一的，其大小和方向取决于场源电荷及空间位置。(3)叠加性：若在某一空间中有多个电荷，则空间中某点的场强等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和。【探究归纳】1.电场电场是带电体周围存在的一种物质，电荷间的作用是通过电场产生的。2.电场强度(1)
8、E=是电场强度的定义式，电场强度是矢量，其方向与正电荷(负电荷)所受电场力的方向相同(相反)。(2)电场强度仅由电场本身决定，与试探电荷无关。【典例1】如图所示是电场中某点的电场强度E及电场力F与放在该点处的检验电荷q之间的函数关系图像，其中正确的是()【思路点拨】解答本题应注意以下两点：(1)电场强度与试探电荷无关。(2)分析F与q的关系时，要根据公式F=qE。【解析】选A、D。电场强度E由场源电荷和该点的空间位置决定，与检验电荷q无关，故A对、B错；当电场强度确定时，电场力FqEq，故C错、D对。点电荷的电场电场强度的叠加1.探究点电荷的电场如图所示，点电荷A的电荷量为+Q，在与之相距r的
9、P点放一试探电荷，该试探电荷的电荷量为+q，分析点电荷A在P点的场强的大小和方向。若试探电荷的电荷量为-q呢？提示：(1)根据库仑定律，试探电荷所受的力，依电场强度的定义E=，则点电荷A在P点的场强大小为；场强的方向与正电荷在P点的受力方向相同，故其方向为沿AP的连线背离点电荷A。(2)若试探电荷的电荷量为-q，P点的场强的大小和方向都不变。2.探究电场强度的叠加如果存在多个点电荷，空间某一点的电场强度如何确定？提示：(1)可以根据点电荷场强的计算式E=分别计算出各个点电荷在该点所产生的电场强度的大小E1、E2、E3(2)根据各个点电荷电性的正、负确定E1、E2、E3的方向。(3)按照矢量合成
10、的平行四边形定则求出合场强的大小和方向。【知识点拨】电场强度叠加的理解(1)如果场源电荷不只是一个点电荷，则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。(2)电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则。(3)电场的叠加原理对任何电场都适用，注意只有同时形成电场时才能叠加。(4)因为场强是矢量，所以求场强时应该既求出大小，同时也求出方向。【探究归纳】1.点电荷的电场点电荷的电场与试探电荷无关，只与场源电荷和空间位置有关。2.电场强度的公式公式E=与E=都可以计算场强大小，但两者适用范围不同。3.电场强度的叠加如果存在多个点电荷，空间某一点的电场强度可
11、根据叠加原理求出，电场强度的叠加遵循平行四边形定则。【典例2】(2012天水高二检测)如图所示，中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e的下夸克，3个夸克都分布在半径为r的同一圆周上，则3个夸克在其圆心处产生的电场强度为()【思路点拨】解答本题需要把握以下三点：(1)理解点电荷的场强公式。(2)理解电场强度的叠加原理。(3)会应用平行四边形定则求空间某一点的场强。【解析】选A。电荷量为的上夸克在圆心O处产生的场强大小为，方向沿AO向下；两个电荷量为的下夸克在圆心O处产生的场强大小均为，方向分别由O指向B、由O指向C；将O点的三个场强进行叠加可得A正确。电场线1.演示实验：模拟电场线。让头
12、发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，头发屑就可以显示出电场线的分布情况。观察以下几种电场线的分布情况并思考：既然能模拟电场线的形状,为什么说电场线不是客观存在的？提示：因为电场是一种特殊的物质,无形无体,充满它所在的空间。实验之所以能模拟电场线的形状,是因为在引入电场线时,抓住“电场力”这一根本属性。实验显示的正是带电物体在电场中受到电场力所表现出来的位置改变。因此应该注意,虽然可以用实验来模拟电场线的形状,但并不能说明电场线是客观存在的。电场线是假想的,电场才是客观存在的。2.为什么电场中的电场线不相交？提示：电场中某点的电场强度的大小和方向,根据其客观性是唯一确定的。若电场线能相交,由于交点的切
13、线不唯一,交点处的电场强度失去了上述的唯一性,所以电场中的电场线在空间中是不能相交的。【知识点拨】电场线的四个特点(1)电场线不是电场中实际存在的线，而是为形象地描述电场而引入的假想的线，因此电场线是一种理想化模型。(2)电场线始于正电荷或无限远，止于无限远或负电荷，在正电荷形成的电场中，电场线起于正电荷延伸到无限远；在负电荷形成的电场中，电场线起于无限远，止于负电荷。(3)电场线不闭合，不相交，也不是带电粒子的运动轨迹。(4)在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越疏的地方，场强越小。【规律方法】电场强度、电场线的记忆口诀电荷周围有电场，F比q是场强。kQ比r(平)方点电荷，电场强
14、度是矢量，正电荷受力定方向。描绘电场用场线，疏密表示弱和强。【探究归纳】1.电场线电场线是为了形象地描述电场而引入的，不是真实存在的，但电场是真实存在的。2.电场线对电场的描述电场线上任一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。3.电场线的特点电场线不闭合、不相交。【典例3】如图所示，初速度为v的带电粒子(不计重力)从A点射入电场，沿虚线运动到B点，判断：(1)粒子带什么电？(2)粒子的加速度如何变化？(3)画出A、B两点的加速度方向。【思路点拨】解答本题要注意以下三点：(1)根据带电粒子轨迹的弯曲方向，判断出受力情况。(2)把电场线方向、受力方向与电性相联系。(3)把电场
15、线的疏密和受力大小、加速度大小相联系。【解析】(1)粒子所受合力方向指向弯曲的一侧，由粒子的运动轨迹可知，带正电。(2)由电场线的疏密情况可知粒子加速度增大。(3)A、B两点的加速度方向即为该点所在电场线的切线方向，如图所示。答案：(1)正电(2)增大(3)见解析图【规律方法】电场线和运动轨迹的区别(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线,规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向,也是正电荷在该点受力产生加速度的方向(与负电荷受力方向相反)。(2)运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹,径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向。(3)我们已知物体运动速度的方向和它的加速度的方向反
16、映不同的物理规律,二者不一定相同。因此,电场线与运动轨迹不能混为一谈,不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹。只有当电场线是直线,且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上时,运动轨迹才和电场线重合,这只是一种特殊的情况。【温馨提示】电场强度、电场力和电场线是描述电场力的性质的物理量或物理模型。学习了该部分后就可以解决一些带电体在电场中运动的问题，这类问题仍属于力学范畴，只是带电体受的外力中多了静电力而已，分析思路和方法与力学问题的分析方法一样。涉及的知识一般有：共点力的平衡条件、运动学公式、牛顿运动定律、动能定理等。【典例】(2012玉溪高二检测)一条长为L的细线，上端固定，下端拴一
17、质量为m的带电小球，将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向水平向右。已知当细线离开竖直位置的偏角为时，小球处于平衡状态，如图所示。问：考查内容匀强电场中带电体的平衡(1)小球带何种电荷?(2)小球所带的电量是多少?(3)如果细线的偏角由增大到，然后将小球由静止开始释放，则应为多大时才能使细线到竖直位置时，小球的速度刚好为零?【思路点拨】解答本题要把握以下三点：(1)正确进行受力分析，注意多了电场力。(2)掌握共点力的平衡条件。(3)应用动能定理列方程求解。【解析】(1)对小球进行受力分析，根据平衡条件可知，小球带正电。(2)由小球处于平衡状态可得：tan=，所以。(3)设小球从细线与竖直方向的夹角为开始运动，到细线在竖直位置时速度恰好为零，根据动能定理，有mgL(1-cos)-EqLsin=0,则得=tan，故=2。答案：(1)正电(2)(3)2
