3.电场电场强度和电场线
电场强度与电场线
电场强度与电场线一、电场:(１)电荷之间得相互作用就是通过特殊形式得物质—-电场发生得,电荷得周围都存在电场、特殊性:不同于生活中常见得物质,瞧不见,摸不着,无法称量,可以叠加、物质性:就是客观存在得,具有物质得基本属性——质量与能量.(2)基本性质:主要表现在以下几方面①引入电场中得任何带电体都将受到电场力得作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到得电场力得大小或方向都可能不一样、②电场能使引入其中得导体产生静电感应现象、③当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量、二、电场强度(E):同一电荷q在电场中不同点受到得电场力得方向与大小一般不同,这就是什么因素造成得?(1)关于试探电荷与场源电荷注意:试探电荷就是一种理想化模型,它就是电量很小得点电荷,将其放入电场后对原电场强度无影响指出:虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F得大小来比较各点得电场强弱,但就是电场力Ｆ得大小还与电荷q得电量有关,所以不能直接用电场力得大小表示电场得强弱、实验表明:在电场中得同一点,电场力Ｆ与电荷电量q成正比,比值F/q由电荷q在电场中得位置所决定,跟电荷电量无关,就是反映电场性质得物理量,所以我们用这个比值F/q来表示电场得强弱.(2)电场强度①定义:电场中某一点得电荷受到得电场力F跟它得电荷量ｑ得比值,叫做该点得电场强度,简称场强.用E表示。
公式(大小):E=Ｆ/ｑ (适用于所有电场)单位:N/C 意义②方向性:物理学中规定,电场中某点得场强方向跟正电荷在该点所受得电场力得方向相同。
指出:负电荷在电场中某点所受得电场力得方向跟该点得场强方向相反、◎唯一性与固定性电场中某一点处得电场强度E就是唯一得,它得大小与方向与放入该点电荷q无关,它决定于电场得源电荷及空间位置,电场中每一点对应着得电场强度与就是否放入电荷无关。
三、(真空中)点电荷周围得电场、电场强度得叠加(1)点电荷周围得电场①大小:Ｅ＝ｋQ/ｒ2 (只适用于点电荷得电场)②方向:如果就是正电荷,Ｅ得方向就就是沿着PＱ得连线并背离Q;如果就是负电荷:E得方向就就是沿着ＰQ得连线并指向Q。
电场电场强度和电场线
单位：N/C
（2）方向性：物理学中规定，电场中某点的场强 方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同．
（3）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.
❖
q2
❖ 可见，电荷间的库仑力就是电场力，库仑定律可 表示为
❖
例1．在真空中有两点 A、B相距30cm，在A点放 入一个点电荷Q，在B点放入一个负的检验电荷q1= －1.5×10－12C ，受到的电场力F=3×10－9N，并 沿AB方向。求：
⑴B点的场强多大？ 2×103N/C ⑵取走q1，在B点再放一个q2=3.0×10－12C的正电 荷，B点的场强是多大？ 2×103N/C
等量同种电荷
▪ 连线上：在两电荷连线中点O处场强最小，从 O点向两侧逐渐增大，数值关于O点对称，方 向相反。
▪ 中垂线上：从中点沿中垂线向两侧，电场强 度的数值先增大后减小，两侧方向相反，关 于O点对称的点数值相等
等量异种电荷
▪ 两电荷连线上：在两电荷连线中点O处场强最 小，从O点向两侧逐渐增大，数值关于O点对 称。
❖ (2)若剪断丝线，小球碰到
❖ 金属板需多长时间？
19．如图所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管
的圆心O处放一点电荷。现将质量为m、电荷量为q
的小球从半圆形管的水平直径端点A静止释放，小
球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力。若
小球所带电量很小，不影响O点处的点电荷的电场,
则置于圆心处的点电荷在B点处的电场强度的大小
⑶Q的电量多大？ 2×10－8C
⑷Q加倍，B点的场强如何变化？ 4×103N/C
电场、电场强度、电场线、电势
电场、电场强度、电场线、电势差
1、电场、电场强度、电势线
（1）电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体。
电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性。
（2）电场强度：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度。
定义式：E=F/q 方向：正电荷在该点受力方向。
（3）电场线：在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线。
电场线的性质：①电场线是起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）；②电场线的疏密反映电场的强弱；③电场线不相交；④电场线不是真实存在的；⑤电场线不一定是电荷运动轨迹。
（4）匀强电场：在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场。
匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线更多学习资源尽在简单学习网。
（5）电场强度的叠加：电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。
2、电势φ：电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差。
（1）电势是个相对的量，某点的电势与零电势点的选取有关（通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势）。
因此电势有正、负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低。
（2）沿着电场线的方向，电势越来越低。
3.电场电场强度和电场线
1.3 电场强度
导入新课
磁铁
地球表面 存在地磁 场
两个带电体之间存在相互作用力
一 电场的性质
法拉第认为电荷的周围为存在电场，处 在电场中的其他电荷受到的作用力就是 这个电场给与的。
电荷 A
电场
电荷 B
电场性质 ：对放入其中的电 荷有力的作用
二、电场强度
让我们回顾一下1.2中的实验：
q
3.如图所示，两个带同种电荷的小球 （可以看做点电荷），电荷量分别为q1q2， 质量分别为m1和m2，当两球处于同一水平 面时，α＞β的可能原因是（ ）B 。
αβ
m1
m2
A.m1＞m2 B.m1< m2 C.q1 > q2 D.q1 < q2
4.如图所示，a、b是两个带有同种电荷的 小球，用绝缘细绳挂于同一点，两小
带等量异种电荷的平行金属板间的电场线
课堂练习
1.如图，一电子沿等量异号电荷的中垂线由 A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另 一个力的大小和方向变化情况是（ B ）。
A.先变大后变小，方向水平向左；
B
B.先变大后变小，方向水平向右； + C.先变小后边大，方向水平向左；
D.先变小后变大，方向水平向右。
2、电场强度的叠加
电场中某点的电场强度为各个点电荷 单独在该点产生的电场强度的矢量和。
四、电场线
电场线的特点：
①从正电荷出发终止于负电荷（包括从正电荷 出发终止于无穷远或来自无穷远终止于负电荷）。
②电场线某点的电场线方向或者切线方向表示 该点的场强方向。
③电场线在某处的疏密表示该处场强的强弱。
试探电荷的受力为：
F k r2
电场的电场强度与电场线
电场的电场强度与电场线电场是指由电荷产生的一种区域，在其中存在电势能的空间。
电场内的电场强度表示单位正电荷所受到的力，可以用来衡量电场的强弱。
电场线则是描述电场的一种图形表示方式。
本文将探讨电场的电场强度与电场线之间的关系。
1. 电场强度的定义与计算电场强度E定义为单位正电荷所受到的力，在数学上可以表示为E = F/Q，其中F为单位正电荷所受的力，Q为单位正电荷的电荷量。
根据库仑定律，两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比，因此电场强度的计算公式为E = k * Q / r^2，其中k为库仑常数，r为距离。
2. 电场强度的性质电场强度具有以下几个性质：- 零电荷情况下，电场强度为零；- 在电荷周围产生的电场强度大小与电荷的性质有关，正电荷产生的电场强度的方向指向外部，负电荷产生的电场强度方向指向内部；- 电场强度是矢量量，具有大小和方向。
3. 电场线的定义与性质电场线是用来描述电场分布情况的图形，它是沿着电场强度方向的曲线。
电场线具有以下几个性质：- 电场线上的任意一点，切线的方向即为该点的电场强度方向；- 电场线不会相交，因为电场强度只有一个确定的方向；- 电场线的密度表示电场强弱，密集的电场线代表强电场，稀疏的电场线代表弱电场。
4. 电场强度与电场线的关系电场强度与电场线之间存在着紧密的联系。
根据电场线的性质可知，电场强度的方向与电场线的切线方向一致，因此电场强度的方向可以通过观察电场线的走向得到。
而电场线的密度则代表了电场强度的大小，密集的电场线表示强电场，稀疏的电场线表示弱电场。
举个例子来说，假设有一个正电荷，那么在它周围的空间内，电场强度的方向指向外部，电场线也将自正电荷向外辐射。
而且，从电场线的密度可以看出，离正电荷越近的地方电场强度越大，离正电荷越远的地方电场强度越小。
类似地，对于负电荷，电场强度的方向指向内部，电场线则自负电荷向内部收束。
同样地，从电场线的密度可以看出，离负电荷越近的地方电场强度越大，离负电荷越远的地方电场强度越小。
《电场》：电场强度、电场线
《电场》3：电场强度、电场线一、知识清单1．电场2．电场强度（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值。
（2）公式：（3）单位：或。
（4）意义：描述电场力的性质的物理量。
（5）电场强度是量。
方向的规定：“”，即电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力方向，跟负电荷在该点所受的静电力方向。
（6）F是式，电场强度取决于电场本身，与试探电荷q关。
Eq3．点电荷电场强度（1）公式：（2）适用：真空中静止的点电荷。
均匀带电球体（或球壳）外各点的电场强度也可用此公式，式中r为球心到该点的距离。
一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。
（3）式：由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定。
（4）方向：当Q为正电荷时，E的方向沿半径向；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向。
4．比较二、选择题9． 在电场中某点放一个电荷量为8.0×10－9 C 的点电荷，它受到的电场力为4.0×10－5 N ，则该点的电场强度大小为（ ）A. 2.0×10-4 N/CB. 1.8×10-9N /CC. 5.0×10-5 N/CD. 5.0×103 N/C10．在电场中某点放一检验电荷，其电量为q ，检验电荷受到的电场力为F ，则该点电场强度为E=F/q ，那么下列说法正确的是（ ）A. 若移去检验电荷q ，该点的电场强度就变为零B. 若在该点放一个电量为2q 的检验电荷，该点的场强就变为E/2C. 若在该点放一个电量为q 2-的检验电荷，则该点场强大小仍为E ，但电场强度的方向变为原来相反的方向D. 若在该点放一个电量为2/q -的检验电荷，则该点的场强大小仍为E ，电场强度的方向也还是原来的场强方向11．在电场中某点，当放入正电荷时受到的电场力向右，以下说法中正确的是（ ）A ．只有在该点放正电荷时，该点场强向右B ．只有当在该点放负电荷时，该点场强向左C ．该点的场强方向一定向右D ．该点的场强方向可能向右，也可能向左 12．（多选）下列关于点电荷的场强公式2r kQE =的说法中，正确的是（ ） A.在点电荷Q 的电场中，某点的场强大小与Q 成正比，与r 2成反比 B.Q 是产生电场的电荷，r 是场强为E 的点到Q 的距离C.点电荷Q 产生的电场中，各点的场强方向一定都指向点电荷QD.点电荷Q 产生的电场中，各点的场强方向一定都背向点电荷Q13．（2012江苏卷）真空中，A 、B 两点与点电荷Q 的距离分别为r 和3r 则A 、B 两点的电场强度大小之比为（ ）A ．3：1B ．1：3C ．9：1D ．1：9 14．(2017·衡阳质检)关于电场，下列说法正确的是（ ）A ．由E ＝Fq 知，若q 减半，则该处电场强度为原来的2倍B ．由E ＝k Qr 2知，E 与Q 成正比，而与r 2成反比C ．由E ＝k Qr2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静电力的方向 15．下列说法正确的是（ ）A. 电场是为了研究问题的方便而设想的一种物质，实际上不存在B. 电荷所受的电场力越大，该点的电场强度一定越大C. 以点电荷为球心，r 为半径的球面上各点的场强都相同D. 在电场中某点放入试探电荷q ，该点的场强为E=qF，取走q 后，该点的场强不为零16．（多选）真空中距点电荷（电量为Q ）为r 的A 点处，放一个带电量为q （q<<Q ）的点电荷，q 受到的电场力大小为F ，则A 点的电场强度大小为( )A ．Q FB ．q FC ．2r q kD ．2r Q k17．(教科版选修3－1·P 15·T 1)把检验电荷放入电场中的不同点a 、b 、c 、d ，测得的检验电荷所受电场力F 与其电荷量q 之间的函数关系图象如图所示，则a 、b 、c 、d 四点场强大小的关系为（ ）A ．E a ＞E b ＞E c ＞E dB ．E a ＞E b ＞E d ＞E cC ．E d ＞E a ＞E b ＞E cD ．E c ＞E a ＞E b ＞E d18．（2022·北京·一模）在真空中一个点电荷Q 的电场中，让x 轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A 、B 两点的坐标分别为0.3 m 和0.6 m （如图甲）。
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带有等量异号电荷的一对平行 金属板，如果两板相 距很近， 它们之间的电场，除边缘部分 外，可以看做匀 强电场。在两 板的外面几乎没有电场。
图1.3-10 相距很近的一对带等量异 号 电荷的平行金属板，它们之间的电场除 边缘外，可看做匀强电场。
3. 电场 电场强度 与 电场线
第二课时
复 习 回 顾
问题：电场如何描述？
是否可以像初中物理中用磁感线对磁场进行描述一样， 在电场中也引入相应的形象化描写电场的"电场线" ?
形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方 向也很重要。法拉第采用了一个简洁的方法描述电场， 那就是画电场线（electric field line）。
思考：用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量 为 1.0×10－2 kg，所带电荷量为＋2.0×10－8 C。现加
一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成 30° （图1.3-12）。求这个匀强电场的电场强度。
思考：如图1.3-13，真空中有两个点电荷 Ｑ1 ＝ ＋4.0×10 －8 C 和 Ｑ2 = －1.0×10－8 C，分别固定在x坐标轴的x ＝ 0 和x ＝ 6 cm的位置上。 (1) x坐标轴上哪个位置的电场强度为零？ (2) x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x方向的？
电场线有以下几个特点：
(1) 在静电场中，电场线从正电荷或无限远出发，终止于无 限远或负电荷；电场线不闭合. (2) 电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的 电场强度不可能有两个方向；
(3) 在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场 强度较小的地方电场线较疏， 因此可以用电场线的疏密来 表示电场强度的相对大小。
电场线是这样一种线: 曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向（图1.3-5）。 某一区域电场线的疏密反映了这一区域电场强度的大小(图 13-7).
图1.3-5 电场线上各点的切线 方向 与该点的场强方向一致。
图 1-3-7 电场线
电场线： 特征1.每一点的切线方向与该点的场强方向一致， 特征2.某一区域电场线的疏密反映了这样区域电场强度的大小。
(4) 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。
其他的几种电场线
思考：图1.3-11是某区域的电场线分布。A、B、C是电场中 的 三个点。
(1) 哪一点电场最强，哪一点电场最弱？ (2) 画出各点场强的方向。 (3) 把负的点电荷分别放在这三点，画出所受静电力的方向。
思考：有的同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动 的轨迹。这种说法对吗？试举例说明。
思考：氢原子中，电子和质子的平均距离是5.3×10－11 m。 质子在离它这个距离的位置 产生的电场强度是多大？方向
如何？电子受到的静电力是多大？方向如何？
作业 电场补充练习2
真空中的点电荷的电场线
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图1.3-6 点电荷的电场线呈辐射状，正电荷的电 场线向外至无限远，负电荷则相反。
等量异种点电荷的电场线
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等量同种（正）点电荷的电场线
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匀强电场 如果电场中各点电场强度的大小相等、 方向相同， 这个电场就叫做匀强电场（uniform electric field）