高中物理 選修3-1 電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)強(qiáng)度2021/5/91牛頓的困惑“沒(méi)有其他東西做媒介，一個(gè)物體可以超越距離通過(guò)真空對(duì)另一個(gè)物體作用……在我看來(lái)，這種思想荒唐之極?！狈ɡ诘挠^點(diǎn)電荷周圍存在著由電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，處在電場(chǎng)中的其他電荷受到的作用力就是這個(gè)電場(chǎng)施加的。2021/5/92近代物理學(xué)證實(shí)并發(fā)展了法拉第的觀點(diǎn)物質(zhì)的存在形式實(shí)物(由分子、原子組成，如水、鐵塊等)場(chǎng)(如電磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等,是客觀存在的另一種)物質(zhì)形態(tài))2021/5/93電場(chǎng)（electricfield）1、電荷周圍存在著一種特殊的物質(zhì)————電場(chǎng)。2、電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)這種物質(zhì)作為媒介而發(fā)生的。3、電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用————電場(chǎng)力。研究電場(chǎng)的性質(zhì)應(yīng)從靜電力入手靜電場(chǎng)：靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)2021/5/94電場(chǎng)強(qiáng)度(electricfileldstrength)a.定義：

試探電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力F與試探電荷的電荷量q的比值叫該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，用E表示。b.定義式：c.單位：

N/C，

V

/m

（適用于任意電場(chǎng),在數(shù)值上等于1C的電荷所受的電場(chǎng)力）2021/5/95+Q+qFE+Q-qFE根據(jù)規(guī)定：負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反。d.場(chǎng)強(qiáng)的矢量性：-Q+qFE-Q-qEF規(guī)定正電荷在該點(diǎn)的電場(chǎng)力方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向2021/5/96e.物理意義:描述電荷在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力的性質(zhì)f.決定因素:場(chǎng)源電荷；場(chǎng)中位置若已知q和E，可求電場(chǎng)力F2021/5/97例1.

根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義式E＝F／q可以知道()A、電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)跟放入該點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力成正比，跟放入該點(diǎn)的電荷的電荷量成反比B、電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，如果不放入檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零C、電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，如果不放入檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為無(wú)窮大D、電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，不管放不放入檢驗(yàn)電荷，也不管檢驗(yàn)電荷的電荷量是多少，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都是一定的答案D2021/5/98例2.

關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，下列說(shuō)法正確的是()A、電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與放在這一點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力的方向相同B、電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與正電荷在這一點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同C、電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與放在這一點(diǎn)的電荷的種類有關(guān)D、電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與在這一點(diǎn)放不放入電荷無(wú)關(guān)答案BD2021/5/99例3.電場(chǎng)中有一點(diǎn)P，下列說(shuō)法正確的(

)A.若放在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷的電量減半，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)也減半B.若P點(diǎn)沒(méi)有檢驗(yàn)電荷，則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)所受電場(chǎng)力越大D.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)闄z驗(yàn)電荷在該點(diǎn)受力方向

答案C2021/5/910+Q+qFAE例4.設(shè)：試探電荷的電荷量q=+5.0×10-9C，測(cè)得它在電場(chǎng)中的A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為F=3.0×10-4N，求：A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？如果改用電荷量為q=+6.0×10-9C的試探電荷，來(lái)確定該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，場(chǎng)強(qiáng)會(huì)不會(huì)改變？解：E=F/q=3.0×10-4N/(5.0×10-9C)=6.0×104N/C場(chǎng)強(qiáng)方向：水平向右2021/5/911-QB例5.在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B,如在B處放置一個(gè)q1=-2.0×10-8C的電荷，測(cè)得其受到的電場(chǎng)力大小為F1=4.0×10-6N、方向水平向右，則B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？如果換用一個(gè)q2=4.0×10-7C的電荷放在B點(diǎn)，其受力多大？此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)多大？解:EB=F1/q1=4.0×10-6N/(2.0×10-8C)=2.0×102(N/C)場(chǎng)強(qiáng)的方向：水平向左E-qFAF2=q2EB=4.0×10-7C×2.0×102N/C=8.0×10-5N方向：水平向左E’B=F2/q2=8.0×10-5N/(4.0×10-7C)=2.0×102(N/C)B處場(chǎng)強(qiáng)的大小方向不變2021/5/912+Q+qFAEr一點(diǎn)電荷的電荷量為Q，在距此點(diǎn)電荷r處的A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多少？設(shè)想在A點(diǎn)放一個(gè)電荷量為+q的試探電荷，則它所受到的電場(chǎng)力為E=Fq=kQr2qq1E=kQr2則該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為Q是場(chǎng)源電荷的電量，r是場(chǎng)中某點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離

真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)2021/5/913真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)＋－1.大小2.場(chǎng)強(qiáng)方向：以點(diǎn)電荷Q為球心，當(dāng)Q為正電荷時(shí)電場(chǎng)方向沿半徑向外；當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí)電場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)Q—真空中點(diǎn)電荷的電量r—某點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離2021/5/914例6.關(guān)于電場(chǎng)，下列敘述正確的是(

)A.以點(diǎn)電荷為圓心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都相同B.正電荷周圍的電場(chǎng)一定比負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大C.在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入檢驗(yàn)電荷q，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E＝F/q，取走q后，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零D.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力很大，則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定很大

【答案】C2021/5/915例7.關(guān)于電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度，以下說(shuō)法正確的是()A.一點(diǎn)電荷分別處于電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)，電荷受到的電場(chǎng)力大則該處場(chǎng)強(qiáng)大B.在電場(chǎng)某點(diǎn)如果沒(méi)有檢驗(yàn)電荷，則電場(chǎng)力為零，電場(chǎng)強(qiáng)度也為零C.電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，則檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為零D.一檢驗(yàn)電荷在以一個(gè)點(diǎn)電荷為球心，半徑為r的球面上各點(diǎn)所受電場(chǎng)力相同AC2021/5/916例8.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是（）

A.E=kQ/r2中，E與Q成正比，而與r平方成反比

B.在以一個(gè)點(diǎn)電荷為球心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)均相同

C.F=kQ1Q2/r2得，公式E=kQ1/r2

是點(diǎn)電荷Q1產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷Q2處的場(chǎng)強(qiáng)大小

D.由公式E=kQ/r2可知，在離點(diǎn)電荷非常近的地方（r→0），電場(chǎng)強(qiáng)度E可達(dá)無(wú)窮大答案AC2021/5/917如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。

E1E2E電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加P＋Q1

?Q2平行四邊形法則定則2021/5/918QrPrQP一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）在外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同2021/5/919例9.

如圖所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝3.0×10－8C和Q2＝－3.0×10－8C，它們相距0.1m。求電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小？A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，r＝0.1m。解：E＝E1cos600＋E2cos600

＝2E1cos600

＝2kQ1cos600／r2

＝2.7×104N／C

Q1Q2AE1E2E2021/5/920電場(chǎng)線（electricfiledline）1、定義：電場(chǎng)線是用來(lái)形象地描述電場(chǎng)強(qiáng)弱與方向特性的一簇曲線。電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向，都和該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致。2021/5/9212、靜電場(chǎng)電場(chǎng)線的特點(diǎn)：1.電場(chǎng)線不是電場(chǎng)里實(shí)際存在的線，而是形象地描述電場(chǎng)的假想的線.2.從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷（孤立的正電荷（或負(fù)電荷）的電場(chǎng)線止于（或起于）無(wú)窮遠(yuǎn)處點(diǎn)）.3.電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向.4.電場(chǎng)線在某處的疏密表示該處場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)，電場(chǎng)線疏的地方場(chǎng)強(qiáng)弱.5.電場(chǎng)線不相交也不閉合.2021/5/922特點(diǎn)：a、離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大b、以點(diǎn)電荷為球心作個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向不同。3、幾種常見(jiàn)電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布及特點(diǎn)

1）、正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布2021/5/923特點(diǎn)：a、沿點(diǎn)電荷的連線，場(chǎng)強(qiáng)先變小后變大b、兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線）上，場(chǎng)強(qiáng)方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直2）、等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的電場(chǎng)線分布c、在中垂面（中垂線）上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)0等距離各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等。2021/5/9243）、等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)中電場(chǎng)線分布情況特點(diǎn)：a、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為0b、兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)附近的電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為0c、兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)電場(chǎng)線先變密后變疏2021/5/9254）、勻強(qiáng)電場(chǎng)a、勻強(qiáng)電場(chǎng)是大小和方向都相同的電場(chǎng)，故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是平行等距同向的直線b、電場(chǎng)線的疏密反映場(chǎng)強(qiáng)大小，電場(chǎng)方向與電場(chǎng)線平行在電場(chǎng)的某一區(qū)域，如果場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng).勻強(qiáng)電場(chǎng)是最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的電場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)研究中經(jīng)常用到它．2021/5/926例10：如圖，是靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的分布，下列說(shuō)法正確的是：（）A、這個(gè)電場(chǎng)只能是負(fù)電荷的電場(chǎng)B、點(diǎn)電荷q在A、B兩處受到的電場(chǎng)力FB>FAC、點(diǎn)電荷q在A、B兩處的加速度大小，aA>aB

（不計(jì)重力）D、負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力方向沿B點(diǎn)切線方向ABB2021/5/927例11：如圖為一條電場(chǎng)線，下列說(shuō)法正確的是：（）A、EA一定大于EBB、因電場(chǎng)線是直線，所以是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故EA=EBC、A點(diǎn)電場(chǎng)方向一定由A指向BD、AB兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不能確定ABC2021/5/928例12：正檢驗(yàn)電荷q在電場(chǎng)中P點(diǎn)處開(kāi)始向Q點(diǎn)作減速運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)的加速度值越來(lái)越小（重力不計(jì)），則可以確定它所處的電場(chǎng)可能是：（）ABCDPQPQPQPQC2021/5/929abABa例13：如圖a所示，A、B是一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線，如圖b則是方向在電場(chǎng)線上，a、b兩處的檢驗(yàn)電荷的電荷量大小與所受電場(chǎng)力大小之間的函數(shù)圖線，則：（）A、點(diǎn)電荷是正電荷，位置在B側(cè)B、