高二物理電場和電場強(qiáng)度

1、電場和電場強(qiáng)度【教學(xué)結(jié)構(gòu)】在同一電場不同位置所受電場力的大小和方向均可能不同.1. 1.電場的強(qiáng)弱,電荷q放在電場A處所受電場力為FA,放置B處受電場力為FB,若FAFB到A處電場比B處強(qiáng).2. 2.電場強(qiáng)度:描述電場強(qiáng)弱的物理量.E=Fq.放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力跟它電量的比值,叫這點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱為場強(qiáng).其物理3. 3.場強(qiáng)是描述電場性質(zhì)的物質(zhì)的物理量,只由電場決定,與檢驗電荷無關(guān).例如在A點(diǎn)場強(qiáng)EA=FAq,EA與q的大小無關(guān),與q是否存在無關(guān).不能理解為EA與FA成正比,與q成反比.NC.5. 5.電場強(qiáng)度和電場力是兩個不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的兩個概念.最根

2、本不同的是:場強(qiáng)是表示電場的性質(zhì)的物理量,電場力是電荷在電場中受的電場的作用力.還應(yīng)在大小、方向、單位等諸方面加以比較，它們的關(guān)系是F=Eq或E=Fq.FQQqE=KF=K2qr2,rr,根據(jù)場強(qiáng)定義或該處場強(qiáng)為圖1所示,q受的電場力即庫侖力QE=K2r即為點(diǎn)電荷在真空中場強(qiáng)公式,Q為場源電量,r為某點(diǎn)到場源可取任意值,因此FQE=E=K2q適用各種電場. r注意:是適用于點(diǎn)電荷在真空中的電場.而7.場強(qiáng)可以合成分解,并遵守平行四邊形法則,如圖示2所示.QA與QB在C處的場強(qiáng)分別為EA、EB,E即是EA與EB的合成場強(qiáng).若在C處放一個-q點(diǎn)電荷,所受電場力方向應(yīng)與E反方向.2. 2.電場的特點(diǎn)

3、:(1) (1).在靜電場中,電場線從正電荷起,終于負(fù)電荷,不閉合曲線.(2) (2).電場線不能相交,否則一點(diǎn)將有兩個場強(qiáng)方向.(3) (3).電場線不是電場里實(shí)際存在的線,是為使電場形象化的假想線.3. 3.點(diǎn)電荷的電場線.圖3、圖4為正、負(fù)點(diǎn)電荷電場線的分布，應(yīng)熟悉.從圖5可看出,E1為+Q在A處的場強(qiáng),E2為Q在A處的場強(qiáng),E為E1與E2的合場強(qiáng),正好為電場線在A的切線。兩個點(diǎn)電荷形成的電場中,每條電場線上每個點(diǎn)符合上述的關(guān)系。4.勻強(qiáng)電場(1) (1).定義:在電場的某一區(qū)域里,如果各點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向都相同,這個區(qū)域的電場叫勻強(qiáng)電場.(2) (2).電場線如圖6所示.電場線互相平行的

4、直線,線間距離相等.(3) (3).兩塊靠近、正對且等大平行的金屬板,分別帶等量正負(fù)電荷時,它們之間的電場是勻強(qiáng)電場.邊緣附近除外.1. 1.導(dǎo)體的特征:導(dǎo)體內(nèi)部有大量可以自由移動的電荷.金屬導(dǎo)體可自由移動是自由電子.2. 2.靜電感應(yīng):導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷是電場的作用而重新分布的現(xiàn)象.認(rèn)真分析如圖所示的物理過程:把金屬導(dǎo)體置于勻強(qiáng)電場中.金屬導(dǎo)體中自由電子在電場力作用向左運(yùn)動,達(dá)到左外表面,而右外表面帶正電.金屬導(dǎo)體外表面帶的等量正負(fù)電荷稱為感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷形成電場E'的方向與電場E方向相反向左,E'隨著感應(yīng)電荷增加而變大,當(dāng)E'=E時,導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為零,自由電子不受電場

5、力作用,停止定向運(yùn)動.達(dá)到靜電平衡.靜電平衡:導(dǎo)體中(包括表面)沒有電荷走向移動的狀態(tài)叫靜電平衡.3. 3.在導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時有(1) (1).在導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零(2) (2).導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)場強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直.(3) (3).電荷只能分布在外表面上.4. 4.利用處于靜電平衡狀態(tài)時,導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零的特點(diǎn),利用金屬網(wǎng)罩(金屬包皮)把外電場遮住,使內(nèi)部不受電場影響即靜電屏數(shù).【解題點(diǎn)要】方向為 .若將A處放點(diǎn)電荷為2q,則該處電場強(qiáng)度將 ,方向?qū)?.解析:根據(jù)電場強(qiáng)度定義式EA=Fq.場度方向向左,在A處放2q點(diǎn)電荷.該處場強(qiáng)大小,方向都不變.注意:場強(qiáng)是表示電場性質(zhì)的物

6、理量.是由電場決定,與點(diǎn)電荷電量無關(guān),與點(diǎn)電荷電性無關(guān).懸掛在某勻強(qiáng)電場中,電力線與水平面平行.當(dāng)小球靜止時,測得懸線與豎直夾角為30°,由此可知勻強(qiáng)電場方向為 ,電場強(qiáng)度大小為NC.(g取s2)解析:分析小球受力,重力mg豎直向下,絲線拉力T沿絲線方向向上,因為小球處于平衡狀態(tài),還應(yīng)受水平向左的電場力F.小球帶負(fù)電,所受電場力方向與場強(qiáng)方向向反,所以場強(qiáng)方向水平向右.F=mgtg30°又F=Eq Eq=mgtg30°3010-310=10.10-7N-817.10E=mgtg30°=C. C.電場線上某點(diǎn)的切線方向與與電荷在該點(diǎn)受力方向可以不同.D.

7、D.沿電場線方向,場強(qiáng)一定越來越大.解析:電場線不是客觀存在的,是為了形象描述電場的假想線,A選項是錯的.B選項也是錯的,靜止開始運(yùn)動的電荷所受電場力方向應(yīng)是該點(diǎn)切線方向,下一時刻位置應(yīng)沿切線方向上,可能在電場線上,也可能不在電場線上,軌跡可能與電場線不一致.何況電荷可以有初速度,運(yùn)動軌跡與初速度大小方向有關(guān),可能軌跡很多,而電場線是一定的.正電荷在電場中受的電場力方向與該點(diǎn)切線方向相同,而負(fù)電荷所受電場力與該點(diǎn)切線方向相反,選項C是正確的.場強(qiáng)大小與場強(qiáng)的方向無關(guān),與電場線方向無關(guān) ,D選項是錯的.本題答案應(yīng)是:C.例四.在x軸上A、B兩處分別放有兩個點(diǎn)電荷，A處為Q,B處為+2Q,在x軸上

8、某處,兩個電荷各自產(chǎn)生電場強(qiáng)度數(shù)值為EA和EB,則( )A.EA=EB之點(diǎn),只有一處,該處合場強(qiáng)為0;B. B. EA=EB之點(diǎn)有兩處,一處合場強(qiáng)為0,另一處合場強(qiáng)為2EAC. C.EA=EB之點(diǎn)共有三處,其中兩處合場強(qiáng)為0;另一處合場強(qiáng)為2EAQEA=K2rA. 解析:根據(jù)題意畫出圖9,在AB之間某點(diǎn)x1,Q在x1處產(chǎn)生的場強(qiáng)EB=KQ122r=2rB,當(dāng)A2rB時,EA=EB，EA方向向左,EB的方向向22+2Q產(chǎn)生的場強(qiáng)左,合場強(qiáng)E=2EA.在A點(diǎn)左側(cè)x2處,Ax2=rA,Bx2=rB,rA=2rB存在, EA=EB,EA的122rA=rB2不可能, EA=EB不存在.所以EA=EB方向

9、向右,EB的方向向左,合場強(qiáng)E=0. 在B點(diǎn)右側(cè)x3處, Ax2Bx2,之點(diǎn)有兩處,且合場強(qiáng)一處為0,另一處為2EA,答案應(yīng)選,B.那么可以斷定,它所在的電場是圖中哪能一個?( )解析:帶電體在電場中做加速運(yùn)動,其電場力方向與加速度方向相同,加速度越來越大電荷所受電場力應(yīng)越來越大,電量不變,電場力F=Eq,應(yīng)是E越來越大.電場線描述電場強(qiáng)度分布的方法是,電場線密度越大,表示場強(qiáng)越大,沿PQ方向.電場線密度增大的情況才符合題的條件.應(yīng)選D.強(qiáng)大小是多少?若以O(shè)點(diǎn)為圓心,以O(shè)P長為半徑作一圓,在O點(diǎn)正上方圓周上S點(diǎn)的場強(qiáng)的大小是多少?方向如何?解析:P點(diǎn)場強(qiáng)EP=0,應(yīng)為原場E與點(diǎn)電荷Q在P產(chǎn)生場

10、強(qiáng)EQ的合場強(qiáng)。E與EQ大小相等方向相反。大小-8Q92.010E=EQ=K2=9.010=18.10-3N2op(01.)關(guān)系為.Q在S點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)大小等于EQ，方向向上，與原場3NE=2E=2.510. 強(qiáng)E垂直，S處場強(qiáng)ES是E與EQ的合場強(qiáng)，如圖12所示。S方向:與E成45°角向上.【課余思考】1.什么是電場強(qiáng)度?其方向是如何規(guī)定的,寫出場強(qiáng)定義式和點(diǎn)電荷在真空中各點(diǎn)場強(qiáng)的計算式? 2. 2.區(qū)分電場強(qiáng)度,電場力兩個概念.【同步練習(xí)】1. 1.下列關(guān)于電場強(qiáng)度的敘述正確的是( )B.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)檢驗電荷所受電場力成正比C.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與方向就是檢驗電荷在該點(diǎn)所受電場力方向D. D.電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)有無檢驗電荷無關(guān)2.010-8C,此時距O點(diǎn)10cm處的P點(diǎn),場強(qiáng)恰好為零.求原勻強(qiáng)電場的場2.真空中兩個帶電量分別為Q和4Q的正點(diǎn)電荷,位于相距為30cm的A、B兩點(diǎn),將另一個正電荷q置