电场线

电场线
教学目标
知识目标
1、知道什么视电场线，知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱；
2、知道一个点电荷、两个等量点电荷、点电荷与带电平行板间的电场线的分布；
3、知道什么视匀强电场，以及匀强电场的电场线的分布；
4、知道两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，他们之间的电场（除边缘附近外）是匀强电场．
教学建议
教材分析
电场线的要点：
1、电场线是假想的：
电场线是人们用来形象的描述电场的分布而画出的
一簇曲线，虽然实验模拟了这簇曲线的形状，但是实验
没有正是电场线的真是存在，电场线是假想的．
2、电场线不是闭合曲线：
在静电场中，电场线起始于正电荷，终止于负电荷，
不形成闭合曲线．
3、电场线的每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致．
4、电场线的疏密与电场强弱的关系：
电场线的疏密程度与场强大小有关，电场线密处电
场强，电场线疏处电场弱．
5、电场线在空间不相交．
注意：在最后归纳相互电场线表达的意义，特别要
强调电场线上每一点的切线方向，就是该电的场强方向，强调电场线的疏密与场强大小的关系．
重点难点
1、重点是电场线的定义，以及电场线的分布
2、难点是电场线的特点和匀强电场线的特征
关于电场线讲解的教法建议
电场线是为形象描述电场中电场强度分布情况而假
想的线，是法拉第首先提出的．
讲述电场线时，一定要通过实验将抽象的知识具体化，根据条件可用验电羽，或蓖麻油内悬浮头发屑等方
法演示正负点电荷产生的电场的电场线，和等量、异种
点电荷、等量同种点电荷产生电场的电场线，以及匀强
电场的电场线．同时要求学生能够画出正负电荷、等量
异种电荷、等量同种点电荷产生的电场和匀强电场的电
场线．
教学设计示例
电场线
一、教学目标
1、在物理知识方面的要求：
（1）掌握用电场线表示电场强度的方法；
（2）掌握常见电场的电场线画法；
（3）掌握匀强电场．
2、通过观察演示实验，概括出经典电场的电场线特点，培养学生的观察概括能力．
二、教具
感应起电机一个、验电羽两个，两块带有验电羽的绝缘铝板．
三、主要教学过程
（一）复习提问
1、电场强度的定义及其物理意义是什么？
2、电场强度的决定因素是什么？
3、及有什么联系与区别？
4、简述电场强度的叠加原理．
（二）引入新课
电场看不见，摸不着，想个什么样的方法来形象地描述它呢？
在初中，同学们学过磁场，磁场也看不见摸不着；
当时用什么方法来形象地描述它呢？用磁感线．
磁感线是真实存在的呢？不存在，是假想的．用它
来形象、直观地描述磁场强弱和方向．
磁感线在条形磁体外部由极指向极，内部由极指向极，是闭合曲线，且外部稀疏内部稠密．磁感线有走向，磁感线上
某点切线方向为该点磁场方向，也是该点所放小磁针的
极指向，
即极受力方向．磁感线不相交（如图1所示）．
形象直观地描述磁场用磁感线，形象直观地描述电
场呢？
（三）教学过程设计
1、电场线概念引入
英国物理学家法拉第首先引入了电场强度的图象，
他在电场中画了一些线，使这些线上
每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，并使线的
疏密表示场强的大小．这些线称为电
场线．
2、几种常见电场的电场线匀强电场
（1）点电荷电场的电场线
如图2（a）所示，在点放正电荷，研究该电场的电
场线．为此在的周围点放上＋1C的点电荷，它受到的电
场力方向在与连线上，并且由指向，再在与连线上取任
一点，放＋1C点电荷，它受的电场力方向仍在连线上，
方向由向，由于电场线在与的切线共线，所以射线为一
条电场线．同理，由点出发的所有射线都可以是电场线，但考虑到对电场线的另一要求，它的疏密应表示的大小，再考虑到空间对称，所以每对相邻电场线间的夹角应该
相同，所以电场线应是图2（b）所示的样子．
对负电荷的电场线，只需将正点电荷的电场线反向
即可．如图2（c）所示．
（2）等量异号点电荷的电场线
如图3（a）所示，在点与点分别放上点电荷＋与－，并研究它们的电场线的形状．
首先研究直线上的情况，在与之间的连线的任一点
放上＋1C的点电荷受到两个电荷同时作用，而合力方向
在与的连线上，由此可知，线段是一条电场线，方向由
指向，再将放于点右侧直线上的任一点，发现受的合力
方向也在连线上，并指向，所以终止于点的这条射线也
是一条电场线，方向指向．再将放于点左侧直线上的任
一点，发现受的合力方向也在直线上，方向由向外，所
以从点出发的，方向背向点的这条射线也是一条电场
线．与连线上的电场线情况如图3（a）所示．
再研究线段的垂直平分线上的情况．为此在其上任一点放上＋1C的点电荷，它受到的两个点电荷的作用力等大，而合力都垂直，如图3（b）所示．所以通过的所有电场线都应与垂直．
再在直线的两侧取与，使它们对直线成轴对称．将＋1C的点电荷放于点，它所受的合力指向斜上方；将放于点，它受的合力指向斜下方．可以看出，从点出发，经过回到的一条曲线是一条电场线，如图3（c）所示．同理，在直线的上边与下边可以画出许多这样的电场线，但考虑到电场线的疏密应对应场强的弱强的要求，电场线只能画成图3（d）所示的形状．
最后应指出，电场线并不只存在于纸面上，而是分布于整个立体空间．要想研究空间某
一点的场强情况，只需将纸平面以线为轴转动到该点即可．
（3）等量同号点电荷电场的电场线
用上述的方法也可以得到等量同号点电荷的电场线，如图4所示．分析方法略去．
（4）均匀带电的无限大平面电场的电场线
图5（a）所示为均匀带正电的无限大平面，在平面上任一点放＋1C点电荷，它所受电场力方向如何？由于空间
对称，可以肯定受力的方向一定垂直平面向上，所以垂直平面的所有向上的、向下的直线，都可能是电场线，但考虑到电场线的疏密应该表示场强的强弱，又考虑到空间对称，因而电场线各处的疏密相同，所以电场线只能画成图5（b）的形状，即电场线是疏密均匀的平行线．对于无限大均匀带负电的平面，电场线形状图5（c）所示．电场线仍是疏密均匀的平行线，只是指向平面．这说明在无限大均匀带电平面的两侧场强大小、方向
相同．这种电场称为匀强电场．
（5）带有等量异号电荷的无限大平行金属板的电场的
电场线
如图6（a）所示，带有等量异号电荷的两个无限大平
面平行放置，由于对称，每个平面上电荷的分布是均匀的．
由场的叠加原理可知，每个带电平面都在它的周围独立地
产生电场，而总的电场应为两个分电场的矢量合．图6（b）画出了每个带电平面的电场线，实线代表正电荷的电场线，虚线代表负电荷的电场线．由于它们都是匀强
电场，各分场场强大小处处相等，只是方向有差别．在
两板之间两场方向相同，叠加后场强增大；在两板外侧，两场方向相反，互相抵消，场强为0，整个电场电场线
的形状如图6（c）所示．
3、电场线的演示
（l）点电荷电场线的演示
如图7（a）所示将验电羽与感应起电机的一个放电
杆接通，摇动电机，验电羽上丝线会按场强方向排列，
因而显示出电场线．可以看出，电场线形状与图2（b）
相似．
（2）演示等量异号点电荷电场线
放好两个验电羽，如图7（b）所示，再用导线将它
们分别与起电机的两个导电杆相连，摇动电机，丝线排
列在电场方向上，形成类似图3（d）的形状．
（3）演示等量同号点电荷电场线
如图7（b）所示，再用导线将同一个导电杆与两个
验电羽相连，摇动起电机，丝线排成形成类似图4的形状．
（4）演示带有等量异性电荷平行金属板的电场线
如图7（c）所示用导线将两板分别与起电机的两个放电
杆连接，并摇动起电机，丝线就排列在电场线方向
上．可以观察到，在两板的中央部分，电场线是平行的，
其余边缘部分电场线不平行，如图8所示．这是因为平行金属板并非无限大所致，且非正对面上的丝线不动，原因是外侧．
4、总结电场线的性质
（l）电场线是假想的，不是真实的．
（2）电场线起于正电荷止于负电荷，电场线不闭合．对于单个点电荷，正电荷假想无穷远处有负电荷，电场线终止于那里；负电荷同理．
（3）电场线的疏密表示电场的强弱．
（4）电场线不能相交．
因为在电场中的任一点处只有一个电场强度，方向唯一，如相交则该处出现两个场强方
向，所以不能相交．
（5）电场统不能相切．
原因：电场线疏密表示强弱，如相切则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所
以不会相切．
（四）作业
分别画出正点电荷，负点电荷，等量异性电荷，等量同性电荷，无限大均匀带电平面，带有等量异性电荷的无限大平行平面的电场线．
四、说明
1、注意强调我们画的是几种典型电场的电场线平面分布图，实际上是空间立体分布的．
2、强调一定要记住几种典型电场的空间分布．
3、电场线上茶点的切线方向是那点的电场强度方向，是放在那点检验电荷＋q的受力方向，也是检验电荷＋q
在那里所获得的加速度方向．电场线不一定是检验电荷
的运动轨迹．。