电场强度(与重力场比较)
重力势能和电势能类比.
EPB
=3×10-5
J
EPC=1.8×10-5 J
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点 和C点的电势能分别为多少？
EPA= -3×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
•3：电势是标量，可以是负值。
•4：计算时EP,q, φ都带正负号。
5.WAB q A qB
1.沿着电场线方向,电势将怎样变化? 电势不断降低 2.如何确定电场中某点的电势? 应先确定电场中某点的电势为零(通常取离场 源电荷无限远处或大地的电势为零.) 3.电势为负数时,负号表示方向吗? 电势是标量,只有大小,没有方向.负电势只表 示电势比零电势低.
EP由电荷间的相对位置决定
电场力作功，电势能改变 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q
越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，
电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场
的能的性质.
小结
练一练1：将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A 点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移 到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则 （1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改 变了多少？ 增加了1.8×10-5J. （2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B 点和C点的电势能分别为多少？
一、静电力做功的特点： 与路径无关，只与起点和终点的位置有关 二、电势能：电荷在电场中具有的势能 1、静电力做的功等于电势能的减少量： WAB=EPA-EPB 静电力做正功，电势能减少 静电力做负功，电势能增加 2、电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该 点移动到零势能位置时所做的功 3、电势能是相对的，须建立零势能参考面。 电势能有正负之分，负值表示比零还要小
电场的描述
类比：
1.库仑定律与万有引力定律类比。 2.电势能与重力势能的类比。 3.电场强度与重力场强度的类比。
4.电势与重力势的类比。
类比1
功
重力做功
能
重力势能
差
高度差
势
高度
重力场 电 场
类比2
电场力做功
电势能
电势差
电势
电场强度 电场的电势
F
w
F E= q w U= q
（5）电场力 F=qE
C 电场的描述（第6课时——电势）
（二）电势 1．研究方法：（1）用q去试探， （2）无法实验，为便于推理，Q简化成匀强电场。 2．探索过程： （1）同q放场中不同点，电势能大小各不相同，说明 电场各处能的特性不同， （2）不同q放场中同一点，电势能也不同，说明电势 能不能反映电场固有特性， （3）为简单起见，设为匀强电场，可知W/q与q无关， 对场中同一点为恒量， （4）可以证明，其它电场中，W/q仍与q无关，
第八章 电场
C、电场的描述
一、电场（electric field）
1．电场是客观存在的一种特殊物质形态，它跟由分子、原 子组成的物质不同，几个电场可以同时占有同一个空间． 2．电场的基本性质，对放入其中的电荷有力的作用，这种 力叫做电场力(electric field force)． （1）电场的这种性质称之为电场具有力的性质． （2）电荷间的作用通过电场发生，是相互的．
2.电场强度
甲电荷
乙电荷
2. 电场强度
1．对电场的研究，检验电 荷的引入． 如图所示，在电荷 Q 的 电场中，放入检验电荷q．
F 结论：在Q的电场中，放入检验电荷q在不同点， 一般是不 q F F 同的，在同一点 是相同的，表明 反映了由Q产生的电场 q q
静电场与重力场的类比学习
静电场与重力场的类比学习作者：张吉乾来源：《课堂内外·教师版》2015年第08期【摘要】在研究电场时完美地将静电场与重力场进行类比，试想，在研究磁场的某些性质时将磁场和电场进行类比也未尝不可，因为自然界中的所有规律应该都是统一的、对称的、简单的、完美的。
但是在探索自然界规律的时候，也应该注意到自然规律的多样性。
【关键词】静电场；重力场；教学所谓类比法，是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的推理方法。
是人类在探索一个未知领域、解读一个新生事物时所用到的一种常用方法。
在物理教学过程中，恰当运用类比，往往能给人以启发，可以起到由此及彼、融会贯通、化难为易的作用。
静电场在高中物理教学中处于承上（力学）启下（电磁学）的重要位置，是重点也是难点。
这一章学习起来比较困难，主要是因为这一章较抽象，学生在生活实际中接触很少，且这一章概念、公式带正负号的标量太多。
为了帮助学生理解抽象的电场及其有关概念、性质，揭开电场神秘的面纱，可以运用类比法，将力学中的研究方法及已知概念类比应用于电场的研究，这可以降低学习难度，做到加深对电场的理解，提高对电场的应用能力。
一、点电荷和质点任何物体都具有一定的大小和形状，其质量也不会集中在某一个点上，在力学中研究某些问题时，可以忽略物体的大小和形状，只考虑它的质量，把物体简化为一个质点。
运用这种建立理想模型的研究方法，在研究两带电体之间的相互作用力时，当带电体的大小远小于它与另一带电体的距离时，忽略它们的形状和大小等次要因素，而只考虑它们所带的电荷量及它们之间的距离等主要因素，把带电体简化为点电荷。
质点主要突出其具有质量，而点电荷则是突出带电体所带的电荷量。
二、库仑力和万有引力万有引力公式F=G和库仑定律公式F=k·在形式上出现了惊人的相似，完全可以结合起来记忆。
它们都满足平方反比关系，但是需要注意的是万有引力和库仑力是性质不同的两种力，记忆时还应进行区别：万有引力存在于自然界的任何两个物体之间，库仑力则是电荷之间的相互作用力，带电性质若为异种电荷表现为引力，同种电荷则表现为斥力。
电势能和重力势能比较
沿着电场线方向电势降低（电场强度和电势都是电场的属性，与是否放入试探电荷无关）
电势和电势能的区别和联系
电势
电势能
物理意义
反映电场的
相关因素
只跟电场本身有关，跟试探电荷无关
由试探电荷和该点的电势共同决定
大小
沿着电场线方向电势逐渐降低
正电荷电势能的正负与跟电势的正负相同，负电荷电势能的正负跟电势的正负相反
在同一等势面上移动电荷，电场力做功为零，故等势面与电场方向垂直；
等势面越密集，电场越大，等势面越稀疏，电场越小
物体不考虑极性
电荷有极性
电场强度与电势的区别与联系
电场强度E
电势
物理意义
描述电场的力的性质
描述电场的能的性质
定义式
矢量与标量
矢量（某点的电场强度方向与正电荷在该点所受的静电力方向相同
标量，但有正负，（电势为正表示该点的电势比参考点的电势高，电势为负表示该点的电势比参考点的电势低）
沿电场线方向电势降低
不同的地方高度差
高度差为绝对的，与零高度的选取无关，是标量有正负
不同处的电势差
电势差为绝对的，与零势能点的选取无关，是标量有正负
知道高度差，重力做功求解
知道电势差，电场力做功求解
，所有的点构成等高面
，
，所有点构成等势面
在同一等高面移动物体，重力做功为零，等高面与重力垂直；
等高面越密集的地方地势越陡，等高面越稀疏的地方地势越平
，取 （零电势能面），电场力做功大小就等于电荷在该点处的电势能
不同重力的物体在同一处重力势能不同，则高度 ，某处的 是相对的，选取的零高度处不同， 就不同。高度是标量，有正负
沿重力方向高度下降。
等效重力场
（2）小球在什么位置时速度最大．
答案：（1） T mg (3
2 cos ) 1 sin
4
（2）与竖直方向成
2
位置
3. 已知如图，匀强电场方向水平向右，场强 E 1.5 106 V/m，丝线长 L=40cm，上端系于O点，下端系质量为 m 1.0 104 kg ，带电量为
B O 370 A
Hale Waihona Puke 例 3、如图所示，一条长为 L 的细线上端固定，下端拴一个质量为 m 的带电小球，将它置 于一方向水平向右，场强为正的匀强电场中，已知当细线离开竖直位置偏角α 时，小球 处于平衡状态。
图 （1）若使细线的偏角由 α 增大到 ，然后将小球由静止释放。则 应为多大，才能使 细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？ （2）若α 角很小，那么（1）问中带电小球由静止释放在到达竖直位置需多少时间？
解析：带电小球在空间同时受到重力和电场力的作用，这两个力都是恒力，故不妨将两 个力合成，并称合力为“等效重力” ， “等效重力”的大小为：
(mg ) 2 ( Eq ) 2
这里的 g '
mg mg mg ' ，令 cos cos
g 可称为“等效重力加速度” ，方向与竖直方向成α 角，如图 3 所示。这 cos
能起到“柳暗花明”的效果，同时也是一种思想的体现。那
么，如何实现这一思想方法呢？
一、概念类比
为了方便后续处理方法的迁移，首先搞清“等效重力场”中 的部分概念与复合之前的相关概念之间关系。具体对应如下： 1.等效重力场 2.等效重力 重力场、电场叠加而成的复合场 重力、电场力的合力
3.等效重力加速度
解:小球先在斜面上运动,受重力、电场力、支持力,然后在
电场与重力场对比
电场与重力场对比物体内所含物质形成引力场 物体所带电荷形成电场物质引力场相互作用只形成引力电场之间相互作用即有引力也有斥力以地球为例 以点电荷为例将质量为m 的物体放在地球的引力场中 将带电量为q 的点电荷放在大点电荷电场中地球引力场对物体的作用力为F 大电荷Q 对小电荷q 的作用力为F2r GMm F = m r GM 2= 2r kQq F =q rkQ 2= 当r 不变时2r GM m F =也不变 当r 不变时2r kQ q F =也不变 定义2r GM g = 定义2rkQ E = mg F = Eq F =g 代表距离地心某处的引力强度 E 代表距离大电荷某处的电场强度定义 m F g = 定义qF E = 请注意这两次定义的意义有什么不同?显然在上面的讨论中随着r 的变化,引力强度g 与电场强度E 都在不断变化.下面我们进入一种理想状态,即引力强度g 与电场强度E 是均匀不变的情况.物体从位置1到位置2重力做功W正电荷从位置1到位置2电场力做功W 由重力做功等于势能的变化得Fd W = qE F = 21mgh mgh W -=qEd W =⇒ 21h h d -= m gh gh )(21-=q Eh Eh W )(21-= 规定物体位置h 与重力强度g 之积叫重力势U规定电荷位置与电场强度E 之积叫电势U gh U =Eh U = 物体在不同高度时的势差为AB U电荷在不同位置时的电势差为AB U B A AB gh gh U -=21Eh Eh U AB -= 物体在不同高度B A ,间移动重力做功为电荷在不同位置B A ,间移动电场力做功为 AB mU W = AB qU W =。
高中物理 深刻理解静电场的三个特性和两个形象化描述手段
深刻理解静电场的三个特性和两个形象化描述手段上海市大同中学 宋淑光静电场涉及的基本概念比较多，而且又抽象，应加强对它们的理解和应用．（一）明确静电场的物质特性。
静电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，是物质的一种形态，只要有电荷就有电场这种物质，它的存在是通过对放入电场中的电荷受电场力的作用表现出来的。
不管电场中是否放入电荷，但电场这种物质都是客观存在的。
（二）明确静电场的力特性。
电场的基本特性是对放入电场的电荷有电场力的作用。
电场具有力的性质。
为了描述这种特性引入电场强度这一概念。
关于电场强度的常用公式有三个：q F E =、2r Q k E =和d U E =．可从物理意义、引入过程及适用范围三个方面进行比较． qF E =是电场强度的定义式．引入检验电荷q 是为了研究电场的力的性质．实际上场强的大小跟检验电荷的电量q 的大小无关，场强大小反映了电场的强弱，由电场本身的性质决定．这个公式适用于一切电场，包括变化磁场所产生的感应电场．2r Q k E =是真空中的点电荷Q 产生的场强的决定式，即场强大小跟场源电荷的电量Q 成正比，跟离场源电荷的距离r 的平方成反比．它是根据定义式q F E =和库仑定律公式推出的．它只适用于点电荷在真空中所产生的电场．dU E AB =，其中d 是A 、B 两点沿场强方向的距离．公式反映了匀强电场中场强跟电势差的关系．它是在匀强电场中根据求功公式和AB qU W =电导出的．所以这个公式只适用于匀强电场．【例1】：如图所示的是在一个电场中的a 、b 、c 、d 四个点分别引入检验电荷时，电荷所受的电场力F 跟引入的电荷电量之间的函数关系。
下列是说法正确的是A 、 该电场是匀强电场B 、 a 、b 、c 、d 四点的电场强度大小关系是E d >E b >E a >E cC 、 这四点的场强大小关系是E b >E a >E c >E dD 、 无法比较E 值大小解答：对于电扬中给定的位置，放入的检验电荷的电量不同，它受到的电场力不同，但是电场力F 与检验电荷的电量q 的比值F/q 即场强E 是不变的量，因为F=Eq ，所以F 跟q 的关系的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率的大小即表示场强的大小，由此可得出E d >E b >E a >E c 。
重力场与电场的比较(杨德发)
F
电场力的方向与场强方向相同， 负电荷所受的 电场力的方向与场强方向相反。 电场的基本性 质是对放入电场中的电荷有力的作用。 重力做功与路径无关。 （ 用 功 的 定 义 式 电场力做功与路径无关。 （用匀强电场来证明， 电场力做 功W W F s 来证明。s 表示力的方向上的位移） 其它电场证明涉及大学数学，暂不要求） 重力做功 W m g h ， 即重力做功=重量· 高 电 场 力 做 功 WAB q U AB ， 电 场 力 做 功 = 电 电 势 差 量·电势差。电势差 U W （比值定义） ； 度差。高度差 h W （比值定义） ； U AB AB q mg 高度差是重力场中两点高度之差，即： h hA hB 。(初态量一末态量) 高度是相对的。选择参考面确定重力场中某 点的高度。 高度差是绝对的，与参考面的选择无关。 电势差是电场中两点电势的差值，即： （初态量-末态量） U AB A B 。 电势是相对的。 选择零电势点， 确定电场中某 点的电势。 电势差绝对的，与零电势点的选择无关。 电势 电势能
定义） 等高线：重力场中高度相同的点构成的线叫 等高线。沿等高线移动物体重力不做功。 机械能守恒定律：只有重力做功，机械能（动 能和重力势能的总和）保持不变。即：
Ek EP 恒量。
电场
值定义法） ，方向：竖直向下。 g
GM ( R h) 2
，当
E
h 很小时约等于 9.8m / s 2 。
重力场线：切线方向表示重力场强度的方向， 电场线： 切线方向表示场强的方向， 疏密程度 疏密程度表示重力场的强弱。竖直向下的等 间距的直线（均匀分布） 。 表示电场的强弱。 熟记六种电场的电场线 （正 点电荷、负点电荷、等量同种电荷、等量异种 电荷、正点荷与金属板之间、匀强电场） 电场力的大小： F qE ，方向：正电荷所受 电 场 力 电场线
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例1、为测定某电场中P处的电场强度,将一电荷 量为q=+2×10-6库仑的检验电荷引入P处,测得电 场对它的电场力为F=5×10-5牛.方向水平向东. 求电场在P处的电场强度E的大小和方向. 根据电场强度的定义:E=F/q,P P F 处的电场强度EP=25N/C.又因为,q + 是正电荷,所以EP的方向与F的方 向相同,水平向东. 若将P处的检验电 电场强度是电场本身的 荷拿走，P处的场 物理量,与检验电荷无关. 强会变成零吗？
点电荷Q=+ 8×10-4C的电场中,距Q为3米的P点的 电场强度有多大?什么方向?在距Q为6米的M处,电 场强度多大?什么方向?在M处放一q= - 2×10-6C 的点电荷,所受电场力有多大?什么方向?
根据E=KQ/R2 +Q R
EP=? EP= 8×105 N/C F=E×q=0.4N
M
-
根据E=KQ/R2, ∵RM=2RP,∴EM=(1/4)EP= 2×105 N/C
场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强 度。
F 2.定义式： E q
3.单位：牛/库(N/C) 或 伏/米（V/m)
4：两个概念：场源电荷和试探电荷
4.矢量性：
电场中某点的场强方向规定为：
跟正电荷在该点所受电场力方向相同；
跟负电荷在该点所受电场力方向相反。
5.理解：
（2）电场强度是反映电场的力的性质 的物理量。具有大小和方向。 （3）由电场本身的性质决定，与试探 电荷是否存在、电荷的正负、电荷量 的大小及受到的电场力都无关。 （4）电场力：F=qE
F （1）E 为定义式，适用于一切电场。 q
三.匀强电场======区域重力场
• 即在某个区域内各处场强（field intensity） 大小相 等，方向相同，该区域电场为匀强电场
G mg
F qE
点电荷的场强====天体的引力场
利用电场强度定义和库仑定律，推导 真空中点电荷周围某点的电场强度
方向:是与正电荷在该处受到的电场力方向相同。
比较电场中AB二处的强弱 同一个电荷分别放在AB二处
FA FA＞FB
B
+
A
+
Q
+
FB
说明A处的电场比B处强
各如 点何 的定 强量 弱描 写 电 场
A
+
Q B
?
描 强写 弱电 的场 物中 理各 量点 叫 电 场 强 度
用检验电荷+q来定义
FA
EA=FA/q
+
F
+
F
-
2、电场的基本特性是对放入 电场中的电荷有力的作用，叫 电场力
电荷 1
产生 作用于
电场
作用于
产生
电荷 2
F
+
+ 1
2
F’
电场的描述：
1、电场强度： （1）意义：电场强度是描写电场中各处电场强 弱的物理量，是矢量，用E表示。 （2）定义： 放在电场中某点的电荷所受电场 力F与它的电荷量q的比值，叫做 该点的电场强度。 F 国际单位：牛/库仑 即E＝ q 单位符号：N/C
Байду номын сангаас
g=G/m 比值定义式，与m和G无关
怎样描述电场的强弱呢？
同一点电荷距场源电荷不同位置 的受力情况 不同.
F3
+q +q +Q +q
能否用电场力的 大小表示电场的 强弱？
不同的电荷q在电场的同一点所受的 电场力F是不同的。 实验表明，在电场中的同一点，比值 F/q是恒定的。
二.电场强度(E)
1.定义：放入电场中某点的试探电荷q所受的电
KQ 的区别： E＝ q 与 E= 2 R
F
★ E＝
q
F
适用于一切电场，普遍适用
KQ 只适用于点电荷在真空中的电 ★ E= 2 R 场
A + q
+
Q
B q FB
+
EB=FB/q
怎样描述电场的强弱呢？ 重力场，引力场有强度吗？ 地球的重力场与月球的重力场的大小 一样吗？ 用什么表示地球的重力场？
重力场强度的表达式？
g=G/m
重力与质量有关，与重力场有关。 G=mg 重力场强度（g）与质量有关吗？ g=9.8M/S2 g=GM/(R+H)2
3-1 静电力
电场强度
天体 1
产生 作用于
引力场
作用于 产生
天体 2
F引
地球
产生
作用于
重力 场
作用于 产生
地面物体
G
电荷1
产生 作用于
重力 场
作用于 产生
电荷2
FC
＋ ＋＋＋＋＋＋ ＿＿＿＿＿＿＿＿
+ + + + +
任何带电体的周 围都存在电场
+Q ---
一、电场：
1、定义：电荷的周围空间 存在的一种特殊物质叫电场
F E q
F
kQq r
2
F引 g m
GM m F引 r2
F kQ E 2 q r
Q为场源电荷 q为试探电荷
F引 GM g 2 m r
四.点电荷电场强度
kQ 1.点电荷场强大小：E= r 2
注意：Q
r
场源电荷 到场源电荷的距离
2.场强方向： 正点电荷电场方向背离电荷