1.3 电场强度导学案

1.3 电场强度导学案
【自主预习】
1、电场：
利用课本图1.3－1说明：电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用．
（1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——发生的，电荷的周围都存在.
（2）基本性质：对放入电场中的任何带电体都将受到的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.
提出问题：同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？
【合作交流】
（学生阅读教材p10-11页，思考并回答问题）
（1）什么是场源电荷？什么是试探电荷？对试探电荷有何特殊的要求？
（2）用试探电荷所受的静电力能否直接表示电场的强弱？为什么？
下面我们研究电场的性质：
如图所示，在电荷Q的电场中，放入试探电荷q．
探究一：将电量为q1的检验电荷放在A点，测得它所受的电场力大小为F1；将电量为q2的检验电荷放在A点，测得它所受的电场力大小为F2；……将电量为q n的检验电荷放在A 点，测得它所受的电场力的大小为F n。

实验表明：在电场中的同一点，检验电荷的电量q发生变化，它所受的电场力的大小F也随之变化（成正比的变化），而电场力的大小F与电荷电量q的比值不变，这个比值不随检验电荷电量变化，说明它与检验电荷无关，它只与电场中这点（A）有关，它只由电场中这一点决定，
实验还表明：电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。

所以这个比值可以用来描写电场中该点的性质，将它叫做电场中该点的电场强度。

2、电场强度
（1）电场强度的定义：
（2）公式：E= （适用于所有电场）
（3）物理意义：电场强度（简称场强）是描述物理量，
（4）电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？
方向：规定-- 。

（5）单位：在国际单位制中，电场强度的单位是。

强调：电场中某一点处的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q 无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.
3．点电荷的电场
请同学根据库仑定律和电场强度的定义，推导场源电荷为点电荷的电场强度的表达式：E=kQ/r 2 (公式中的Q 是场源电荷的电量，r 是场中某点到场源电荷的距离)．
（1）根据库仑定律先求距场源电荷Q 距离为r 的点P 试探电荷q 所受电场力的大小和方向。

（2）再根据电场强度的定义求距场源电荷Q 距离为r 的点P 的场强大小和方向。

点电荷周围的电场
(1) 公式：
(2) 方向：
(3) 适用条件： 两个场强公式q
F E =和2r Q k E =的比较 (1) 2
r Q k E =适用于真空中点电荷产生的电场，式中的Q 是场源电荷的电荷量，E 与场源电荷Q 密切相关；q
F E =是场强的定义式，适用于任何电场，式中的q 是试探电荷的电荷量，E 与试探电荷q 无关．
(2) 在点电荷Q 的电场中不存在E 相同的两个点，r 相等时，E 的大小相等但方向不同；两点在以Q 为圆心的同一半径上时，E 的方向相同而大小不等．
4．电场强度的叠加
①电场中某点的电场强度为各个场源点电荷单独在该点产生的电场强
度的矢量和．这种关系叫做电场强度的叠加．例如，图l 一3—1中P 点的
电场强度，等于+ Q 1在该点产生的电场强度E 1与-Q 2在该点产生电场强度
2E 的矢量和． ②对于体积比较大的带电体产生的电场，可把带电体分割成若干小块，每小块
看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算．
【实例探究】
对电场强度的概念的理解
【例1】（单项）电场中有一点P ，下列说法中正确的有（ ）
A.若放在P 点的电荷的电量减半，则P 点的场强减半
B.若P 点没有检验电荷，则P 点场强为零
图l 一3—1
C.P 点的场强越大，则同一电荷在P 点受到的电场力越大
D.P 点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向
点电荷的电场强度
【例2】如图1—3—2所示在真空中有两个点电荷q 1和q 2，分别位于A 和B ，q 1为4×10-8 C ，q 2为－8×10-8 C 。

AB=AD=20 cm ，求
（1）q 1在D 点产生的场强大小
（2）q 2在D 点产生的场强大小
图1—3—2
讨论：你能求出D 点场强大小、方向如何?
电场强度的叠加
例3 如图1—3—3所示，真空中，带电荷量分别为+Q 和-Q 的点电荷A 、B 相距r ，则：
(1) 两点电荷连线的中点O 的场强多大? (2) 在两点电荷连线的中垂线上，距A 、B 两点都为r 的O′点的场强如何?
电场线
例4 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，图1-3-4所示为点电荷a 、b 所形成电场的电场线分布图，以下说法中正确的是（ ）
A ．a 、b 为异种电荷，a 带电量大于b 带电量
B ．a 、b 为异种电荷，a 带电量小于b 带电量
C ．a 、b 为同种电荷，a 带电量大于b 带电量
D ．a 、b 为同种电荷，a 带电量小于b 带电量 匀强电场
例5 如图1-3-5所示，M N 是电场中的一条电场线，一电子从 a 点运动到b 点速度在不断地增大，则下列结论中正确的是（ ） A ．该电场是匀强电场 B ．电场线的方向由N 指向M
C ．电子在a 处的加速度小于在b 处的加速度
D ．因为电子从a 到b 的轨迹跟M N 重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹
【达标提升】
1、（多项）下列说法中正确的是：（ ）
A ．电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
B ．电场中某点的场强等于F/q ，但与检验电荷的受力大小及带电量无关
C ．电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向
· ·
︱
+Q -Q O A B 图1—3—
3 1-3-
4 M N
a b 图1-3-5
D ．公式E=F/q 和E=kQ/r 2对于任何静电场都是适用的
2、在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到电场力向左，下列说法正确的是：（ ）
A ．当放入正电荷时，该点的场强向右，当放入负电荷时，该点的场强向左
B ．只有在该点放入电荷时，该点才有场强
C ．该点的场强方向一定向右
D ．以上说法均不正确
3、（多项）下列说法中正确的是：（ ）
A ．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B ．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
C ．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
D ．场强的定义式E=F/q 中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电量
4、以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ( )
A ．电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅在空间相交，也能相切
B ．在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域场强为零
C ．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大
D ．电场线是人们假设的，用以表示电场的强弱和方向，客观上并不存在
5、在一个电场中a 、b 、c 、d 四个点分别引入试探电荷时，电荷所受到的电场力F 跟引入电荷的电荷量之间的函数关系如图1—3一6所示，下列说法中正确的是 ( ) A ．这个电场是匀强电场
B ．a 、b 、c 、d 四点的电场强度大小关系是E d >E b > E c > E a
C ．同一点的电场强度随试探电荷电荷量的增加而增加
D ．无法比较以上四点的电场强度值 6、相距为a 的A 、B 两点分别带有等量异种电荷Q 、-Q ，在A 、B 连线中点处的电场强度为 ( )
A ．零
B ．kQ/a 2，且指向-Q
C ．2kQ/a 2，且指向-Q
D ．8kQ/a 2，且指向-Q 7、如图1—3—7所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点， ∠B ＝30°，现在A 、B 两点分别放置q A 和q B ,测得C 点场强的方向与 BA 方向平行；则q A 带 电，q A ：q B ＝ ．
8、如图1—3—8所示，Q 1=2×10-12C ，Q 2=-4×10-12C ，Q 1、Q 2相距12cm ，求a 、b 、c 三点的
场强大小和方向，其中a 为Q 1、Q 2的中点，b 为Q 1左方6cm 处点，C 为Q 2右方6cm 的点．
a b
c d F q 图1—3一6 300 A
B C
E C 1—3—7 · b a c
Q 1 Q 2 · · · · 图1—3—8。