电场-电场强度和电场线(完美版)

武胜中学吴建兵例如：压力,支持力,拉力和摩擦力等。物体之间的相互作用，有的需要通过接触；问题探究真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。公式：作用力方向在它们的连线上。同性相斥，异性相吸。221rQQKF静电力（库仑力）不需要接触就可以产生力的作用电荷电荷物体之间的相互作用，有的不需要接触。那么，没有接触的两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？问题探究19世纪30年代，法拉第提出一种观念，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场（electricfield），处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。法拉第Faraday（1791－1867）让我们一起来想象这个“电场”：1、看不见、摸不着；却是客观存在的物质。2、只要存在电荷，它就存在。电荷电荷对B作用对A作用电场AB产生产生B受到的力是A产生的电场对B的作用力A受到的力是B产生的电场对A的作用力一、电场+Q----------+++++即：任何带电体的周围都存在电场！＋＋＋＋＋＋＋＿＿＿＿＿＿＿一、电场怎样检验空间中是否存在看不见又摸不着的电场呢？我们利用电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用来检验。即：把一个检验电荷放入场源电荷产生的电场中，看是否受到力的作用。电场力一、电场认识检验电荷和场源电荷：1、场源电荷：产生电场的电荷2、检验电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷。对检验电荷的要求：（1）电荷量应当充分小，放入电场之后，不致影响原来要研究的电场（即源电场）。（2）体积要充分小，以便它在电场中有确定的位置，便于用来研究电场（源电场）中各点的情况。一、电场问题1：能否用电场力的大小表示电场的强弱？不同的电荷在电场中同一点所受的电场力不同,但电场中同一点的电场的强弱是一定的,因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱。一、电场问题2怎样描述电场的强弱呢？实验表明：1.电场中的同一点，不同电荷所受力同，但比值F/q是一定的。2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。结论:F/q能反映电场中某点的性质——电场的强弱。一、电场1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示。2.定义式：FEq（适用于一切电场）3.单位：(N/C)，(V/m)，1V/m=1N/C4.物理意义：电场场强反映电场力的性质，由电场本身决定，与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。二、电场强度+Q+qFE+Q-qFE5.方向：物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。与负电荷在电场中某点受到的电场力的方向相反。-Q+qFE-Q-qEF6.电场力：F=qE二、电场强度例1、真空中有一电荷量为-1×10-4C的点电荷，在距离点电荷1m处的A点放一电荷量为4×10-9C的检验电荷，检验电荷受到的电场力大小为________N，方向_____,A点的场强为________N/C,方向________；换成电荷量为-3×10-9C的检验电荷，则检验电荷所受的电场力______N,方向_______;该点的场强为N/C，方向_______。如果把检验电荷取走，则A点的电场强度为N/C，方向。3.6×10-3水平向左水平向左9×1052.7×10-3水平向右9×105水平向左9×105水平向左_问题3点电荷的场强如何？利用电场强度定义和库仑定律，推导真空中点电荷周围某点的电场强度。qFE2rkQqF22rkQqrQqkqFE二、电场强度1、决定式：2rQkEQ：场源电荷r：电场中某点到Q的距离条件：只适用于真空中点电荷!正电荷发散2、方向：+负电荷收敛-三、点电荷的电场公式适用范围场强与电荷2QEkr定义式，适用于一切电场决定式，仅对点电荷的电场适用由场源电荷Q及该点到Q的距离r决定3、FEq2QEkr和的区别：FEqq是检验电荷，E与q大小、有无无关例2、关于……①和……②，下列说法中正确的是（）（1）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中试探电荷的电量。（2）①式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场电荷的电量。（3）②式中，Q是放入电场中的试探电荷的电量。（4）②式中，Q是场源电荷的电量。A、（1）（3）B、（2）（3）C、（1）（4）D、（2）（4）qFE2rQkEC例3、关于电场强度，下列说法正确的是（）A.E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍B.E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成反比C.在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强均相同D.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向B例4、真空中有两个点电荷A、B，相距0.2m，相互间的引力为9×10-3N，已知A的带电量为+1×10-8C，则点电荷B在点电荷A位置处的电场强度大小为__________，点电荷A在点电荷B位置处的电场强度大小为________，点电荷B的电量为_______。9×105N/C2.25×103N/C4×10-6C问题4如何求电场中的合场强？电场叠加原理：在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。四、电场的叠加E1E2E+Q+QE1E1E2E2E+Q-QE1E2四、电场的叠加例5、在真空中有两个点电Q1=+3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C，它们相距0.1m。求电场中A点的场强。A点与两个点电荷的距离r相等r=0.1m。Q2AQ1E2EE1代入数值得：E=2.7×104N/Cr22kQ1cos60°=E例6、如图，在x轴上的x=-1和x=1两点分别固定电荷量为-4Q和+9Q的点电荷。求：x轴上合场强为零的点的坐标。并求在x=-3点处的合场强方向。1-1-3-5-4Q+9Q答案：x=-5，向右在玻璃或塑料容器中盛一些蓖麻油，将两个电极分别连到感应起电机的正负导电杆上，把头发屑撒在蓖麻油表面，转动感应起电机，在电场中头发屑会排列起来，显示出电场线的分布。六、电场线模拟点电荷电场线模拟等量异号电荷电场线模拟等量同号电荷电场线模拟带有等量异号电荷的一对金属板电场线1.定义:在电场中画出一些有方向的曲线,如果曲线上各点的切线表示该点的电场方向,这样的曲线叫做电场线。2.物理意义:疏密程度-----该点场强的大小(强弱)切线方向-----该点的电场方向问题5怎样形象描述电场？六、电场线说明：可以粗略地描述电场强度的大小和方向（但是形象、直观）。特点：a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b、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.几种常见电场中电场线的分布及特点（1）正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直（2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等。（3）等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况特点：a、两点电荷连线中点O处场强为0b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏（4）匀强电场特点：a、匀强电场是场强大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线b、电场线的疏密均匀，电场方向与电场线平行等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场匀强电场归纳：常见几种电场线4、电场线的性质①假想的曲线，并不真实存在。②起于正电荷,止于负电荷。③不相交,不闭合。④电场线不是电荷的运动轨迹。例7、如图为一条电场线，下列说法正确的是：（）A、EA一定大于EBB、因电场线是直线，所以是匀强电场，故EA=EBC、A点电场方向一定由A指向BD、AB两点的场强方向不能确定ABC例8、如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是（）A、这个电场只能是负电荷的电场B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FBFAC、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aAaB（不计重力）D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切线方向ABB例9、正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可以确定它所处的电场可能是（）ABCDPQPQPQPQC例10、如图1所示，A、B是一个点电荷产生的电场的电场线，如图2则是方向在电场线上，a、b两处的检验电荷的电荷量大小与所受电场力大小之间的函数图线，则（）A、点电荷是正电荷，位置在B侧B、点电荷是正电荷，位置在A侧C、点电荷是负电荷，位置在A侧D、点电荷是负电荷，位置在B侧abABaqFbB图1图2