第3节 电场及其描述
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.认识电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场具有力的性质．
2.理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场的方向，会用公式E＝、E＝k计算场强的大小．(重点、难点)
3.认识电场线，会用电场线来定性描述电场的强弱和方向．(重点、难点)
电 场 和 电 场 强 度
1．电场
(1)产生：电荷在其周围形成场，通常称之为静电场，简称电场．带电体之间通过电场产生力的作用，这种力叫电场力．
(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．
(3)电场是客观存在的物质，但我们看不见，摸不着，是一种特殊的物质．
2．电场强度
(1)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q0的比值，即，定义为该点的电场强度，用E表示，简称场强．
(2)公式：E＝，其单位是牛顿每库或伏特每米，符号为N/C或V/m.
(3)点电荷的场强公式：E＝k.
(4)方向：规定正电荷在某点受力的方向即为该点电场强度的方向，与负电荷在该点所受的静电力的方向相反．
(5)矢量：电场强度既有大小又有方向，是矢量．
(6)物理意义：描述电场强弱的物理量，与放入电场中的其他电荷无关．
1．电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的．(×)
2．电场看不见、摸不着，因此电场不是物质．(×)
3．根据E＝，电场强度E与F成正比，与q0成反比．(×)
4．公式E＝是电场强度的比值定义式，适用于一切电场．(√)
1．如图1-3-1所示，F1和F2为电荷q1和q2间的相互作用的库仑力，那么F1和F2各是怎样产生的？
图1-3-1
【提示】 带电体1在其周围产生电场，放在此电场中的带电体2受到带电体1的电场施加的力为F2，同样带电体2在其周围也产生电场，放在此电场中的带电体1也受到带电体2的电场施加的力为F1.
2．本节我们用来定义电场强度的方法叫比值定义法，想一想：我们还学过哪些用比值定义的物理量？它们有什么共同点？
【提示】 在物理学中，常常用比值定义一个物理量，例如：密度ρ＝；加速度a＝；速度v＝等．用比值定义法定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的另外两个物理量并无决定关系．
电场强度是描述电场的力的性质的物理量．
1．E＝是电场强度的定义式，适用于任何情况．虽然E＝，但E与F和q0都无关，电场强度是由电场本身决定的量．电场中某点的场强是确定的，其大小、方向只与建立电场的本身(或场源电荷)有关，而与放入的试探电荷无关．
2．E＝k是点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和试探电荷到场源电荷的距离决定，与是否放入试探电荷无关．
3．电场强度E与电场力F的区别
电场强度
电场力
定义
电荷受到的电场力与电荷量的比值
电场对电荷产生的作用力
公式
E＝
F＝Eq0
决定
因素
只决定于电场本身，与电荷q0无关
由电荷q0和场强共同决定
单位
N/C
N
4.电场强度是矢量，当空间的电场是由几个电荷共同产生时，某点的场强应是每个点电荷单独存在时在该点场强的矢量叠加．
1．(多选)关于电场强度的定义式E＝，下列说法正确的是( )
A．式中F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电荷量
B．电场强度E与电场力F成正比，与放入电场中的电荷的电荷量q成反比
C．电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在此点所受的电场力
D．电场强度的定义利用了比值定义法
【解析】 在E＝中q是引入的试探电荷的电荷量，F是试探电荷所受的电场力，E和二者在数值上相等，但是E与F和q都无关，E是由电场本身决定的．电场强度E是由F与q的比值定义的，利用了比值定义法．
【答案】 ACD
2．关于电场，下列说法正确的是( )
A．由E＝知，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍
B．由E＝k知，E与Q成正比，而与r2成反比
C．由E＝k知，在以Q为球心，以r为半径的球面上，各处场强均相同
D．电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向
【解析】 因E＝F/q为场强定义式，而电场中某点场强E只由电场本身决定，与是否引入电荷及q的大小、正负无关，故A错；由场强方向的规定知D错；E＝k是点电荷的场强公式，B对，C错．
【答案】 B
3．如图1-3-1所示，A为带正电为Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度.
图1-3-1
【解析】 分析小球受力如图所示，由平衡条件得：
F电＝mgtan θ，所以小球所在处的电场强度E＝＝，小球带正电荷，因此电场强度方向水平向右．
【答案】 ，方向水平向右
带电金属板A不能当成点电荷，电场强度是矢量，不仅要求出大小，还要求出方向.根据共点力的平衡条件即可求得带电体之间的作用力，从而进一步求解电场强度.
电 场 线
1．定义：为了形象地描述电场，人们在电场中画出的带有箭头的曲线．
2．电场线的特点：电场线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度的方向一致，电场线的疏密程度描述电场的强弱，电场线越密的地方，电场越强．
1．电场线是电场中客观存在的物质．(×)
2．电场线是电荷在电场中的运动轨迹．(×)
3．电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．(√)
电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹吗？
【提示】 电场线是为了形象地描述电场而引入的假想的曲线，规定电场线上每点的切线方向为该点的电场强度方向，也是正电荷在该点所受电场力的方向．运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每一点的切线方向为带电粒子在该点的速度方向．因此，不能认为电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹．
1．电场线的特点
(1)电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷．
(2)电场线分布的疏密反映了电场的强弱，表示场强的大小．
(3)电场线上任意一点的切线方向与该点场强方向一致．
(4)电场线在电场中不相交、不中断， 因为如果电场线相交，该点的场强就有两个方向了．
(5)电场线是为了形象描述电场而假想的，实际并不存在．
2．电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹
(1)如果电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度在这条直线上，那么带电粒子的受力与其速度在一条直线上，粒子的运动轨迹和电场线可能重合．
(2)如果电场线是直线，带电粒子有一定的初速度且速度不在这条直线上，带电粒子的运动轨迹是曲线，轨迹和电场线不重合．
(3)如果电场线是曲线，无论带电粒子是否有初速度，由于受力方向在不断改变，其运动速度不可能与受力方向一致，所以轨迹一定不与电场线重合．
4．关于电场线，下述说法正确的是( )
A．电场线是客观存在的
B．电场线与电荷运动的轨迹是一致的
C．电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同
D．沿电场线方向，场强一定越来越大
【解析】 电场线不是客观存在的，是为了形象描述电场的假想线，A选项是错误的；由静止开始运动的电荷所受电场力方向应是该点的切线方向，下一时刻的位置应沿切线方向，可能在电场线上，也可能不在电场线上，轨迹可能与电场线不一致，何况电荷可以有初速度，运动轨迹与初速度大小、方向有关，可能轨迹很多，而电场线是一定的，选项B错误；正电荷在电场中受的电场力方向与该点的切线方向相同，而负电荷所受电场力的方向与该点切线方向相反，选项C正确；场强大小与场强的方向无关，与电场线的方向无关，只由电场线的疏密决定，D选项错误．
【答案】 C
5．关于电场线的叙述，下列说法正确的是( )
A．电场线的方向就是带正电的试探电荷的运动方向
B．电场线是直线的地方一定是匀强电场
C．正点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与所在处的电场线的切线重合
D．画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场
【解析】 解答本题时，最易错的是用特殊现象代表一般现象．如电场线为直线时，正点电荷仅受电场力作用，将从静止开始沿电场线方向运动，把这一特殊现象当成一般的电场中正电荷都会沿电场线运动是错误的．从而可知A错，C对．电场线形象地表示电场，画有电场线的地方有电场而电场线之间的空白区域也有电场，故D错．匀强电场的电场线是直线，而且是间距相等的平行直线，故B错．
【答案】 C
6.如图1-3-2所示为静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是
( )
图1-3-2
A．这个电场可能是负点电荷形成的
B．C点处的场强为零，因为那里没有电场线
C．点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大
D．负电荷在B点时受到的电场力的方向沿B点切线方向
【解析】 负电荷的电场线是指向负电荷的直线，故A错误；电场线只是形象地描述电场，没有电场线的地方，场强不一定为零，故B错误；电场线的疏密表示电场的强弱，EA>EB，F＝qE，所以FA>FB，故C正确；负电荷在B点所受电场力的方向与B点的切线方向相反，故D错误．
【答案】 C
电场线是为了形象、直观、方便地描述电场的特性，而引入的一种辅助手段.如果知道了电场线的疏密分布及电场线的形状、箭头指向，就能讨论电场中各点的场强大小关系和方向.因此了解各种常见电场的电场线分布情况，对于灵活运用电场线判断电场的性质是大有帮助的.
课件27张PPT。学业分层测评知识点一知识点二
周围 电场 电场力 电荷 物质 电场强度 场强 正电荷 电场强度 负电荷 电场强弱 无关 × × × √ 切线方向 越强 × × √
