资料简介
第三节 电场 电场强度1|电场产生电荷周围存在着的一种特殊性质对放入电场中的电荷有的作用力的分析电荷间通过电场产生电场力静电场电荷产生的电场物质力静止2|电场强度定义放入电场某点处的试探电荷受到的电场力F与它的电荷量q之比,叫作电场在该点的电场强度,简称场强,用符号E表示公式E=单位牛顿每库仑,符号是标矢性,有大小、方向方向物理学中规定,电场中某点的电场强度的方向与在该点所受的电场力的方向相同,负电荷在某点受到的电场力的方向与该点场强的方向相反意义电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量,与试探电荷的电荷量及其受到的电场力大小N/C矢量正电荷无关1.点电荷的电场(1)场强公式:E=,其中k是电场力常量,Q是的电荷量.(2)适用条件:真空中的.2.电场强度的叠加如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的.3|点电荷的电场 电场强度的叠加k场源电荷点电荷矢量和1.电场线电场线是画在电场中的一系列有的曲线,曲线上每点的方向表示该点的电场强度方向.2.特点4|电场线 匀强电场方向切线正电荷不相交场强大场强方向理想化3.匀强电场(1)如果电场中各点电场强度的大小、方向,这个电场就是匀强电场.(2)电场线:匀强电场的电场线是疏密均匀的直线.相等相同平行1.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西.( )2.根据E=可知,电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比.( )3.点电荷产生的电场中,在以点电荷为球心的球面上各点的电场强度相同.( )提示:点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的球面上各点场强大小相等,方向不同.4.由公式E=k可知,r→0时,场强E→∞.( )提示:当r→0时,带电体不能看成点电荷,公式E=k就不再适用,所以不能得出E→∞.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”.√✕✕✕5.公式E=与E=k中的q与Q含义不同.( )提示:公式E=中q是指试探电荷的电荷量,公式E=k中Q是指场源电荷的电荷量,含义不同.6.如果某电场的电场线是直线,那么在同一条电场线上各处的电场强度相同.( )提示:如果某电场的电场线是直线,则在同一条电场线上各处的场强方向相同,而大小不一定相等.7.相距很近且带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场(除边缘附近),可以看作匀强电场.( )√√✕情境 你知道“无网捕鱼”吗?它实际上是用电捕鱼,电捕鱼是一些人在渔业资源大幅减少的背景下,为了快速且大量地捕鱼而采取的一种非法捕鱼方法.这是一种毁灭性的、极具危险性的捕鱼方法,对鱼、对人、对环境都有着巨大的危害.所谓无网,是无渔网,却有一张“电网”,说到底就是在捕鱼器的电极间形成了一个电场.1|对电场强度的理解问题1.“电网”看不见、摸不着,那么“电网”实际存在吗?“电网”形成的电场有强弱之分吗?若有,哪里强,哪里弱呢?提示:“电网”虽然看不见,摸不着,但“电网”实际存在.“电网”形成的电场有强弱之分,离捕鱼器电极近处电场强,远处电场弱.2.如何研究电场的强弱?能否直接用试探电荷所受的电场力表示电场的强弱?为什么?提示:电场是在与电荷的相互作用中表现出自己的特性的,因此在研究电场时,应该将试探电荷放入电场中,从试探电荷所受的电场力入手.但不能直接用试探电荷所受的电场力表示电场的强弱,因为在电场中的同一点,不同的试探电荷受到的电场力也不同,电场力的大小不仅与试探电荷所处位置有关,还与试探电荷的电荷量有关.3.若不能用电场力的大小表示电场的强弱,那么应如何描述电场的强弱呢?你能得出什么结论?提示:用试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q之比来描述电场的强弱.对电场中的同一点,是一定的,与试探电荷的电荷量无关,只与试探电荷在电场中的位置有关.4.能否根据E=得出电场强度E与电场力F成正比,与试探电荷的电荷量q成反比?若不能,请问电场强度E是由什么因素决定的?提示:不能.电场中某点的电场强度E是唯一的,只由电场本身的特性决定,与q、F无关.5.电场强度E是用什么方法定义的?还有哪些物理量采用了这种定义法?提示:电场强度E是用比值定义法定义的,采用这种定义法定义的物理量还有密度、速度、加速度等.唯一性电场中某点的电场强度是唯一的,是由电场本身的特性决定的,与是否放入试探电荷及放入电荷的电性、电荷量的多少均无关矢量性电场强度描述电场的强弱和方向,是矢量,电场中某点的电场强度方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同,与负电荷在该点所受的电场力的方向相反叠加性如果有几个静止点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电场强度的三个性质场强公式E=与E=的对比理解公式E=E=本质区别场强的定义式点电荷场强的决定式意义给出了一种测量电场强度的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷激发的电场Q或q意义q表示引入电场的试探电荷的电荷量Q表示产生电场的场源电荷的电荷量E与其他量的关系E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q的大小无关E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝电场强度的叠加(1)合成法则电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则);对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算.(2)分析电场叠加问题的一般步骤①确定分析计算的空间位置;②分析该处有几个分电场,计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向;③利用平行四边形定则求出矢量和.电场线是为了形象地描述电场而假想的线,实际上是不存在的.几种常见电场的电场线如表所示:2|对电场线的理解电场电场线图样简要描述正点电荷“光芒四射”,发散状.以点电荷为球心的球面上各点场强大小相等、方向不同正点电荷“众矢之的”,会聚状.以点电荷为球心的球面上各点场强大小相等,方向不同电场电场线图样简要描述等量同种点电荷“势不两立”,相斥状.(1)两点电荷连线上各点的场强先变小后变大,中点O场强为零.(2)从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,场强先变大后变小.(3)连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大反向等量异种点电荷“手牵手,心连心”,相吸状.(1)两点电荷连线上各点的场强先变小后变大,中点O场强最小,且不为零.(2)从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,场强逐渐减弱.(3)连线或中垂线上关于O点对称的两点场强相同(等大、同向)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的区别比较项目电场线运动轨迹客观性电场中并不存在,是为研究电场方便而人为引入的粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的切线意义电场线上各点的切线方向即该点的场强方向,同时也是正电荷在该点的受力方向,即正电荷在该点产生的加速度的方向(只受电场力)轨迹上任一点的切线方向即粒子在该点的速度方向,但加速度的方向与速度的方向不一定相同电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件(1)电场线是直线.(2)带电粒子初速度为零或初速度的方向与电场线在同一条直线上.(3)带电粒子只受电场力作用,或受其他力,但其他力的合力方向沿电场线所在直线.以上三个条件必须同时满足.图示为A、B两个带电小球周围的电场线分布【1】.如果把这个装置放到“云室”里,让粒子通过这个电场区域,可以看到粒子的运动径迹.有一个粒子的轨迹如图中曲线ab所示,a为两小球连线的中垂线上的点,b为两小球连线上的点,粒子由a运动到b【2】,则可以判断( )A.由图可以判断射入的粒子带正电荷B.粒子从a运动到b的过程中,动能一定变大C.A、B两个带电小球带等量异种电荷D.a点的电场强度一定大于b点的电场强度信息提取【1】B球处电场线较密,A球处电场线较稀疏且“相吸”,可知A、B两球电性不同,电荷量不相等.【2】粒子的运动径迹向右弯曲,电性与B相反.思路分析解答此题的三个依据:(1)依据电场线是相吸型且不对称【3】,判断A、B所带电荷的电性关系及电荷量关系.(2)依据电场线的疏密判断场强的大小【4】.(3)依据力与速度夹角的关系及动能定理【5】判断粒子运动时的动能变化.解析由题图粒子运动径迹的弯曲方向可知,粒子受到的电场力的方向向右,但由于不知道A、B哪个小球带正电,所以不能判断出粒子的电性,选项A错误;粒子受到的电场力的方向向右,电场力的方向与粒子运动的方向之间的夹角是锐角,可知电场力做正功,粒子的动能增大(由【5】得到),选项B正确;等量异种点电荷的电场线“相吸”且关于两点电荷连线的中垂线对称,可知该处两个小球带异种电荷,电荷量不相等(由【1】和【3】得到),选项C错误;由图可知,b处的电场线密,所以a点的电场强度小于b点的电场强度(由【4】得到),选项D错误.答案B
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