高中物理 人教版（2019） 必修 第三册 9.3电场 电场强度 学案（有解析）

9.3 电场 电场强度
一．静电场
(1)定义：存在于电荷周围，能传送电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。
二、电场强度、点电荷的场强
1．定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。
2．定义式：E＝。单位为N/C或V/m。
3．点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度E＝k。
4．方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
5．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵循平行四边形定则。
三、电场线
1．定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。
2．电场线的特点
(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)。
(2)不相交：在电场中两条电场线不相交。
(3)同一电场中，电场线密的地方场强大。
(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。
(5)沿电场线方向电势降低。
(6)电场线和等势面在相交处垂直。
1．电场强度的性质
矢量性 电场强度E是表示电场力的性质的物理量，规定正电荷受力方向为该点场强的方向
唯一性 电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它取决于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置
叠加性 如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和
2．电场强度的三个计算公式
3．电场线的应用
(1)在同一电场内，电场线越密的地方场强越大。
(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。
(3)沿电场线方向电势逐渐降低。
(4)电场线和等势面在相交处互相垂直。
4．两种等量点电荷的电场线
比较 等量异种点电荷 等量同种点电荷
电场线分布
中垂线上的电场强度 O点最大，向外逐渐减小 O点为零，向外先变大后变小
连线上的电场强度 沿连线先变小后变大，中点O处的电场强度最小 沿连线先变小后变大，中点O处的电场强度为零
电场强度方向比较 A、A′、B、B′四点场强方向相同，垂直于BB′连线 A点场强方向向右，A′点场强方向向左，B点场强方向向上，B′点场强方向向下
一、解答题
1．电荷A是如何对电荷B产生作用力的？电荷B是如何对电荷A产生作用力的？
2．在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？
3．如图，若此电场为正点电荷Q的电场，在距Q的距离为r处放一试探电荷q，求q受到的静电力F与q的比值；该比值与q有关吗？
4．如图所示，在正点电荷Q的电场中，P点到Q的距离为r，则Q在P点的电场强度是多大？方向如何？
5．如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图所示的位置，P点的电场强度多大？
6．电荷周围存在着电场，法拉第采用了什么简洁方法来描述电场？
7．在实验室，可以用实验模拟电场线；头发屑在蓖麻油中排列显示了电场线的形状，这能否说明电场线是实际存在的线？
二、填空题
8．（1）电场：存在于______周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过______产生的；
（2）场像分子、原子等实物粒子一样具有______，场是______存在的一种形式。
9．试探电荷与场源电荷
（1）试探电荷：为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷，是电荷量和体积都______的点电荷．
（2）场源电荷：______的带电体所带的电荷，也叫源电荷．
10．电场强度
（1）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的______跟它的______的比值，叫作该点的电场强度．
（2）定义式：E＝ .
（3）单位：牛每库（N/C）．
（4）方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向______，与负电荷在该点所受静电力的方向______．
11．真空中点电荷的电场
（1）场强公式：E＝k .
（2）方向：如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径______；当Q为负电荷时，E的方向沿半径______．
12．电场强度的叠加
场强是______量，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷______在该点产生的电场强度的______．
13．电场线
（1）概念：电场线是画在电场中的一条条______的曲线，曲线上每点的______方向表示该点的电场强度方向．
（2）特点
①电场线从______或无限远出发，终止于______或负电荷．
②同一电场的电场线在电场中______．
③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线______，电场强度较小的地方电场线______．
14．匀强电场
（1）概念：如果电场中各点的电场强度的大小______、方向______，这个电场就叫作匀强电场．
（2）特点：①电场方向处处相同，电场线是______．
②场强大小处处相等，电场线疏密程度______．
15．判断下列说法的正误．
（1）根据电场强度的定义式E＝可知，E与F成正比，与q成反比．( )
（2）电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向．( )
（3）由E＝ 知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强相同．( )
（4）公式E＝ 与E＝k 中q与Q含义不同．( )
（5）若空间中只有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．( )
（6）在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场．( )
16．在静电场中的某一点A放一个试探电荷q=﹣1×10﹣10C，q 受到的电场力为1×10﹣8N，方向向左，则A点的场强的大小为_____和方向_____；如果从A点取走q，A点场强大小为_____．
参考答案：
1．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
电荷A在周围产生电场，该电场对电荷B有力的作用，电荷B在周围产生电场，该电场对电荷A有力的作用．
2．2F；nF；F与q成正比
【解析】
【分析】
【详解】
略
3． ；无关
【解析】
【分析】
【详解】
略
4．k ；由Q指向P
【解析】
【分析】
【详解】
略
5．
【解析】
【分析】
【详解】
如图所示，P点的电场强度为Q、Q′单独在P点产生的电场强度的矢量和，则
6．画电场线
【解析】
【分析】
【详解】
法拉第采用了画电场线的方法描述电场．
7．不能
【解析】
【分析】
【详解】
电场线实际不存在，但可以用实验模拟．
8． 电荷 电场 能量 物质
【解析】
【分析】
【详解】
略
9． 很小 激发电场
【解析】
【分析】
【详解】
略
10． 静电力 电荷量 相同 相反
【解析】
【分析】
【详解】
略
11． 向外 向内
【解析】
【分析】
【详解】
略
12． 矢 单独 矢量和
【解析】
【分析】
【详解】
略
13． 有方向 切线 正电荷 无限远 不相交 较密 较疏
【解析】
【分析】
【详解】
略
14． 相等 相同 平行直线 相同
【解析】
【分析】
【详解】
略
15． 错误 错误 错误 正确 正确 正确
【解析】
【分析】
【详解】
略
16． 100N/C 向右 100N/C
【解析】
【详解】
根据场强的定义式知A点的场强的大小为：
场强方向与负电荷所受电场力方向相反，所以A点的场强方向向右
电场强度反映电场性质的物理量，与试探电荷无关，把这个检验电荷取走，A点的电场强度不变仍为100N/C．