第三节电场强度.doc

第三节 电场强度
一、 活动一：阅读课本认识电场
1、 电荷周围存在一种看不见的物质——由它产生的 ，它会对处在其中的其他电荷有 的作用。
2、 电荷之间的相互作用是通过 来发生的。如图所示，电荷A与电荷B的作用力，就是电荷A的 对电荷B的作用；而电荷B对电荷A的作用力，就是 对 的作用。

3、 电场和磁场已被证明是一种 ，并且是互相联系的，统称为 。
4、 　　　 产生的电场称为静电场。
例1：下列关于电场的叙述正确的是 （ ）
A．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
B．只有电荷发生相互作用时才产生电场
C．只要有电荷存在，其周围就一定存在着电场
D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用
活动二：电场强度
思考1：电荷之间的相互作用有强有弱，说明电场也有强弱，但电场看不见，摸不着，我们如何来研究它呢？
思考2：什么是试探电荷（或检验电荷）？什么是场源电荷？什么样的电荷才能充当试探电荷？

例2、如图所示，我们要研究电荷Q周围的电场，研究方法就是在电荷的周围取一点A，在A点放入一个小电荷q，通过q的受力情况来判断A点的电场。在这里Q为 电荷，q为 电荷。
思考3：同一电荷q在源电荷Q附近，不同位置处，静止时所受静电力的大小方向是否相同？说明了什么？

思考4：电场的强弱是与位置有关的。那么，如何表示电场的强弱呢？物理学中是如何表示电场的强弱与方向的？

结论：试探电荷在电场中某个位置所受的 与试探电荷的 的比值定义为电场强度。（这种定义法叫比值定义法）
1）定义式： 。
2）单位： 或 。
3）矢量性：物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与 电荷在该点所受的 的方向相同；按照这个规定，负电荷在电场中某点所受静电力的方向与该点电场强度的方向 。
4）电场中某点的电场强度是由 电荷决定，与 电荷的有无、正负、电量的多少无关。
例3、在电场中A处放点电荷q＝5´10－9　C时，受到电场力为F＝10－3　N，方向向左，
1） 求该点的电场强度E。
2） 若换放点电荷q＝－10´10－9　C，求该处的E和该电荷所受电场力F。
3） 若将点电荷拿去，则E、F又是多少？

活动三：点电荷的电场
思考1：利用电场强度定义及库仑定律，请推导出点电荷产生的电场中某点电场强度。

结论：1、点电荷的电场表达式： （公式中的Q是___________，r是___________），该公式表明，空间中某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与_____ 无关。
2、如果以Q为中心，r为半径作一个球面，则球面上各点的电场强度 。当Q为正电荷时，E的方向 ；当Q为负电荷时，E的方向 。
例4、关于点电荷的场强公式E=k 的几种不同的理解，不正确的是( )
A．在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比
B．当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0
C．点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q
D．以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相等
思考2：E=和E=有什么区别？

r
r
Q
Q
例5、真空中距点电荷Q为r的A点处，放一个带电量为q(q≪Q)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为 （ ）
A． F/Q　　　　 　 B．F/q
C．k D．k
活动四：电场的叠加
1、 电场强度是 量，如果空间中有几个点电荷同时存在，则电场中某处的电场强度为各个点电荷单独在该处产生的电场强度的 ，即电场的叠加遵循 。
2、 可以证明，一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，即球外各点的电场强度E= ，式中r为球心到该点的距离（r>R）,Q为整个球体所带的电荷量。
例6、在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，相距20 cm，q1为4×10-8 C，q2为－8×10-8 C。则在AB连线上A点的外侧离A 点20 cm处的D点场强E= ，方向为 。

例7、在真空中有两个点电荷Q1=＋3.0×10-8 C和Q2=－3.0×10-8 C，它们相距r=0.1m，电场中有一A点与两个点电荷的距离相等，也为r。求A点的场强．

活动五：阅读课本，完成以下关于电场线的填空
1、 为了形象地了解和描述电场的强弱和方向， 第一个采用了画电场线的方法。
2、 电场线是画在电场中的一条条 的曲线，曲线上每点的 切线方向表示该点的电场强度方向。
3、 电场线的特点：
①电场线从 或 出发，终止于 或 。（电场线不闭合）
②电场线在电场中 ，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有 。
③在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线 ，电场强度较小的地方电场线 ；因此在同一幅图中可以用电场线的 表示电场强度的大小。
4、电场线 是粒子的运动轨迹。（填“一定”或“不一定”）
只有当电场线是 线，粒子的初速度为 或初速度方向与电场线在同一 上时，电场线是粒子的运动轨迹。
例8、一个电场区域中有如图所示的电场线，画出在a、b
两处的场强方向，比较a、b两处的场强大小Ea____Eb (填
＞、=、＜)。若在a点放一负电荷，标出负电荷受到的电场
力的方向。若Q为场源电荷，则Q为 电荷（填正或负）。
例9、下面关于电场线的说法，其中正确的是 （ ）
A．电场线的方向，就是电荷受力的方向
B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动
C．电场线的切线方向一定与通过此处的正电荷运动方向相同
D．电场线的切线方向一定与通过该点的正电荷的加速度方向相同
5、几种常见电场中电场线的分布及特点
常见电场
正点电荷电场
负点电荷电场[来源:学,科,网]
等量异种电荷电场
等量同种电荷电场
电场线
分布

[来源:Zxxk.Com]

电场特点
1、 离点电荷越近，电场越 。
2、 在空间找出相同的E。（填“可能”或“不可能”）

1、 两电荷连线上的中垂线上E的方向 。
2、 中垂线上关于中点对称的E大小 ，方向 。
1、 两电荷连线中点的E= 。
2、 中点附近E很 。（填“大”或“小”）
3、 两电荷连线中点沿着中垂线向外E 。（填“变大”、“变小”或“先变大后变小”）

6、如果电场中各点电场强度的 相等， 相同，这个电场叫匀强电场。匀强电场的电场线是 。带有 的一对平行金属板，如果两板相距 ，它们之间的电场，除 外，可以看作匀强电场。
例10、在如图所示的4种电场中，A、B两点电场强度相同的是 （ ）

[来源:学科网ZXXK]

反馈练习
1、 由电场强度的定义式E＝F/q可知，在电场中同一点 （ ）
A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比
B．无论检验电荷所带的电量如何变化，F/q始终不变
C．电场中某点的场强为0，则在该点的电荷受到的电场力一定为0
D．一个不带电的小球在P点受到的电场力为0，则P点的场强一定为0
2、AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示．要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放个适当的点电荷Q，则该点电荷Q （ ） A．应放在A点，Q＝2q B．应放在B点，Q＝－2q
C．应放在C点，Q＝－q D．应放在D点，Q＝－q

3、如图是静电场的一部分电场线分布，下列说正确的是 (　 　)
A．这个电场可能是负点电荷的电场
B．点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大
C．点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)
D．负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点切线方向
4、一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则 ( )
A.粒子带正电
B.粒子加速度逐渐减小
C.A点的场强大于B点场强
D.粒子的速度不断减小
5、如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，场强E=300N/C，一带电小球用细绳悬挂于O点，静止时细绳与竖直方向的夹角为37°，小球的质量为8×10-3kg，重力加速度g取10m/s2，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）小球带何种电荷，求小球所带电荷量
（2）若电场区域足够大，则剪断细绳后小球作什么运动？

6、 如图所示，绝缘细线一端固定于O点，另一端连接一带电荷量为q，
质量为m的带正电小球，要使带电小球静止时细线与竖直方向成角，可
在空间加一匀强电场则当所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小?最小的场强多大?这时细线中的张力多大?