电场强度
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(共51张PPT)
1.3《电场强度》
复 习
1、点电荷
2、库仑定律适用条件
3、库仑力
例如：
接触力:压力,支持力,拉力和摩擦力等
非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等
物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压；有的则不需要。
磁力的传递是通过磁场，万有引力的传递是通过万有引力场。
那么，没有接触的两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？
——电 场
一.电 场
1、定义:
存在于带电体周围的特殊物质。
2、基本性质：
对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。
F
B
A
F
B
F
A
电荷A和B间是通过电场实现相互作用的
请用场的观点来说明电荷A和B间的相互作用
电场
电荷
A
电荷
B
3、用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：
1）、检验方法：
把一个带电体放入其中，看是否受到力的作用。
二.电场强度：
1、电场的检验
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
2）检验电荷：
能否就用检验电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱？
用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷，也称点电荷。
FA
·
B
A
+q
+Q
+q
·
如图，电荷Q周围存在电场，把试探电荷q放
入电场中A、B两点，电荷q要受到电场力FA、FB1
的作用，反映了电场具有力的性质。电荷q在A、
B两点受到的作用力FA、FB1大小是否相等？ 在B点换上+2q的电荷,所受的作用力FB2大小是否相等？
[解析] 根据库仑定律
∵ rA < rB
∴ FA > FB
F = k
Q1Q2
r2
可知，
FB
F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。
实验表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定的；在电场中的不同点，比值F/q一般是不同的。
在物理学中，就用比值F/q来表示电场的强弱。
2.电场强度：
1） 定义：
放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强。
2）、 公式：
3）、 单位：
牛顿/库仑（N/C）
4）、 方向：
跟正电荷在该点所受电场力 F 的方向相同
矢量
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
-Q
+q
F
E
-Q
-q
E
F
例.在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小为 ，方向为 ；若将A处放点电荷为－2q，则该处电场强度大小为 ，方向为 。
向左
向左
5）、电场强度的物理意义：
电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。
1
2
3
4
5
3、电场强度和电场力的对比分析
电场强度E
电场力F
仅指电荷在电场中的受力
是反映电场本身的力的性质的物
理量，其大小表示电场的强弱
定义式：
计算式：
E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关
F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定
E是矢量，其方向与正电荷
(+q)在该点受到的电场力的方向相同
F是矢量，其方向对于正电荷(+q),F与E同向；对于负电荷(-q),F与E反向
E的单位：
F的单位：
E=F/q
F=qE
牛/库 (N/C)
牛 (N)
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
点电荷Q在真空中形成的电场中，不同点的场强是不同的，那么场强的大小由什么因素决定？
[解析]在点电荷Q形成的电场中，在距离Q为r的P点放一试探电荷q
F = k
Qq
r2
根据库仑定律，q受到的库仑力的大小:
E =
F
q
=
k
Q
r2
又由电场强度的定义可得出P点的场强E的大小：
1、点电荷的电场
大小：
适用范围 电荷的意义
定义式，适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷，E与q无关
Q是场源电荷，E与Q成正比
2、
和
的区别：
例、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是放入电场中的电荷的电量
（4）②式中，Q是产生电场的电荷的电量
A、（1）（3） B、（2）（3）
C、（1）（4） D、（2）（4）
C
如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的场强？
3、电场的叠加:
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。
+Q1
-Q2
P
1） 如图，P点的场强，等于+Q1在该点产生
的场强E1和-Q2在该点产生的场强E2的矢量和。
.
E1
E2
E
Q
r
P
r
Q
P
2）、一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场
与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同
如图，在真空中有两个点电荷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。
Q2
A
Q1
= 2E1cos60°
r2
2kQ1
cos60°
=
代入数值得：E=2.7×104 N/C
合场强E的大小为
E= E1cos60°+ E2cos60°
解：点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，
它们大小相等，方向如图中所示。合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，
此平分线跟Q1和Q2的连线平行。
E1
E2
E
练习. 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
例：如图所示，三个完全相同的的金属小球 a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，a所带电量的大小比b小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的一条来表示，它应是［ ］
A. F1 B. F2
C. F3 D. F4
c
a
b
F4
F3
F2
F1
D
＋
－
∵
∴ 该点的场强为
真空中点电荷周围的电场强度
电场强度E的叠加
+Q
-Q
E1
E2
E
+Q
+Q
E1
E1
E2
E2
E
P
练习：如图所示，半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q，现截去环上一小段AB，AB长为l(l<怎样“看见”电场
电场看不见,摸不着,有没有形象化描述的办法
为此,法拉第引入了电场线
四、电场线
1、定义
电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致。
1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱
2）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点
2、电场线的特征
3）、电场线不会相交，也不会相切
4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在
5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系
3、几种常见电场中电场线的分布及特点
1）孤立点电荷的电场中电场线的分布
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。
2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布
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
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、两点电荷连线中点处场强为0
b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0
c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏
点电荷与带电平板的电场线
带等量异种电荷的平行板之间电场线
4、匀强电场
特点：
a、匀强电场是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同向的直线
b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行
例1：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FB>FA
C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB
（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
A
B
B
例2：电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ）
A、若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半。
B、若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。
C、P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。
D、P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
例3：如图为一条电场线，下列说法正确的是：
（ ）
A、EA一定大于EB
B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 EA=EB
C、A点电场方向一定由A指向B
D、AB两点的场强方向不能确定
A
B
C
例题4、如下图，A、B两点电场强度相等的是( )
A
B
C
D
D
思考：电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？
答：这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。要使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件，例如：①电场线是直线；②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；③电荷只受电场力作用。
判断题
(A)若将放在电场中某点的电荷q改为－q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。
（B）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。
（C）沿电场线方向，场强一定越来越小。
（D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。
（E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。
（F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。
1.3《电场强度》
复 习
1、点电荷
2、库仑定律适用条件
3、库仑力
例如：
接触力:压力,支持力,拉力和摩擦力等
非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等
物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压；有的则不需要。
磁力的传递是通过磁场，万有引力的传递是通过万有引力场。
那么，没有接触的两个电荷之间的相互作用靠什么传递呢？
——电 场
一.电 场
1、定义:
存在于带电体周围的特殊物质。
2、基本性质：
对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。
F
B
A
F
B
F
A
电荷A和B间是通过电场实现相互作用的
请用场的观点来说明电荷A和B间的相互作用
电场
电荷
A
电荷
B
3、用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：
1）、检验方法：
把一个带电体放入其中，看是否受到力的作用。
二.电场强度：
1、电场的检验
用什么可以检验空间存在看不见又摸不着的电场？
2）检验电荷：
能否就用检验电荷所受的电场力来描述某点电场的强弱？
用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷，也称点电荷。
FA
·
B
A
+q
+Q
+q
·
如图，电荷Q周围存在电场，把试探电荷q放
入电场中A、B两点，电荷q要受到电场力FA、FB1
的作用，反映了电场具有力的性质。电荷q在A、
B两点受到的作用力FA、FB1大小是否相等？ 在B点换上+2q的电荷,所受的作用力FB2大小是否相等？
[解析] 根据库仑定律
∵ rA < rB
∴ FA > FB
F = k
Q1Q2
r2
可知，
FB
F/q这个比值由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷q无关，是反映电场性质的物理量。
实验表明，在电场中的同一点，比值F/q是恒定的；在电场中的不同点，比值F/q一般是不同的。
在物理学中，就用比值F/q来表示电场的强弱。
2.电场强度：
1） 定义：
放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值，叫做这一点的电场强度，简称场强。
2）、 公式：
3）、 单位：
牛顿/库仑（N/C）
4）、 方向：
跟正电荷在该点所受电场力 F 的方向相同
矢量
+Q
+q
F
E
+Q
-q
F
E
根据规定：负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
-Q
+q
F
E
-Q
-q
E
F
例.在电场中A处放点电荷+q，其受电场力为F，方向向左，则A处场强大小为 ，方向为 ；若将A处放点电荷为－2q，则该处电场强度大小为 ，方向为 。
向左
向左
5）、电场强度的物理意义：
电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。
1
2
3
4
5
3、电场强度和电场力的对比分析
电场强度E
电场力F
仅指电荷在电场中的受力
是反映电场本身的力的性质的物
理量，其大小表示电场的强弱
定义式：
计算式：
E的大小只决定于电场本身，与电荷q无关
F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定
E是矢量，其方向与正电荷
(+q)在该点受到的电场力的方向相同
F是矢量，其方向对于正电荷(+q),F与E同向；对于负电荷(-q),F与E反向
E的单位：
F的单位：
E=F/q
F=qE
牛/库 (N/C)
牛 (N)
三、点电荷的电场 电场强度的叠加
点电荷Q在真空中形成的电场中，不同点的场强是不同的，那么场强的大小由什么因素决定？
[解析]在点电荷Q形成的电场中，在距离Q为r的P点放一试探电荷q
F = k
r2
根据库仑定律，q受到的库仑力的大小:
E =
F
q
=
k
Q
r2
又由电场强度的定义可得出P点的场强E的大小：
1、点电荷的电场
大小：
适用范围 电荷的意义
定义式，适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷，E与q无关
Q是场源电荷，E与Q成正比
2、
和
的区别：
例、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是放入电场中的电荷的电量
（4）②式中，Q是产生电场的电荷的电量
A、（1）（3） B、（2）（3）
C、（1）（4） D、（2）（4）
C
如果有几个点电荷同时存在，在几个点电荷共同形成的电场中，如何求某点的场强？
3、电场的叠加:
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。
+Q1
-Q2
P
1） 如图，P点的场强，等于+Q1在该点产生
的场强E1和-Q2在该点产生的场强E2的矢量和。
.
E1
E2
E
Q
r
P
r
Q
P
2）、一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场
与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同
如图，在真空中有两个点电荷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。
Q2
A
Q1
= 2E1cos60°
r2
2kQ1
cos60°
=
代入数值得：E=2.7×104 N/C
合场强E的大小为
E= E1cos60°+ E2cos60°
解：点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，
它们大小相等，方向如图中所示。合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，
此平分线跟Q1和Q2的连线平行。
E1
E2
E
练习. 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
例：如图所示，三个完全相同的的金属小球 a、b、c位于等边三角形的三个顶点上，a和c带正电，a所带电量的大小比b小。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的一条来表示，它应是［ ］
A. F1 B. F2
C. F3 D. F4
c
a
b
F4
F3
F2
F1
D
＋
－
∵
∴ 该点的场强为
真空中点电荷周围的电场强度
电场强度E的叠加
+Q
-Q
E1
E2
E
+Q
+Q
E1
E1
E2
E2
E
P
练习：如图所示，半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀分布的正电荷，其单位长度上的带电量为q，现截去环上一小段AB，AB长为l(l<
电场看不见,摸不着,有没有形象化描述的办法
为此,法拉第引入了电场线
四、电场线
1、定义
电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致。
1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱
2）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点
2、电场线的特征
3）、电场线不会相交，也不会相切
4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在
5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系
3、几种常见电场中电场线的分布及特点
1）孤立点电荷的电场中电场线的分布
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。
2）等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布
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
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、两点电荷连线中点处场强为0
b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0
c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏
点电荷与带电平板的电场线
带等量异种电荷的平行板之间电场线
4、匀强电场
特点：
a、匀强电场是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同向的直线
b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行
例1：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FB>FA
C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB
（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
A
B
B
例2：电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（ ）
A、若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半。
B、若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。
C、P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。
D、P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
C
例3：如图为一条电场线，下列说法正确的是：
（ ）
A、EA一定大于EB
B、因电场线是直线，所以是匀强电场，故 EA=EB
C、A点电场方向一定由A指向B
D、AB两点的场强方向不能确定
A
B
C
例题4、如下图，A、B两点电场强度相等的是( )
A
B
C
D
D
思考：电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹，这个说法正确吗？
答：这个说法是错误的。电场线不是电荷的运动轨迹，因为运动轨迹的切线方向是速度的方向，而电场线的切线方向是正电荷的受力方向和加速度方向（负电荷则相反）。要使两条曲线能重合，要满足一些特殊条件，例如：①电场线是直线；②电荷初速度为零或初速度方向与电场线在同一直线上；③电荷只受电场力作用。
判断题
(A)若将放在电场中某点的电荷q改为－q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。
（B）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。
（C）沿电场线方向，场强一定越来越小。
（D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。
（E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。
（F）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。