电场、电场强度和电场线

电场、电场强度和电场线

目标认知

学习目标

1．理解静电场的存在、静电场的性质和研究静电场的方法。

2．理解场强的定义及它所描写的电场力的性质，并能结合电场线认识一些具体静电场的分布；能够熟练地运用电场强度计算电场力。

3．理解并能熟练地运用点电荷的场强和场强的叠加原理，弄清正、负两种电荷所产生电场的异同，以此为根据认识电荷系统激发的场。

学习重点

1．用场强及电场线描写认识静电场分布。

2．学会认识静电场中描写静电场的方法、手段。

学习难点

用场强及其叠加原理认识电荷系统的静电场。

知识要点梳理

知识点一：电场、电场强度

要点诠释：

1、静电场及其特点

（1）电荷间的相互作用力是靠周围的电场产生的

电场是电磁场的一个方面，电场有两种，一种是电荷激发的电场，静止电荷激发的电场叫静电场。另一种是变化磁场激发的电场。

（2）电场是一种特殊物质

电场不是由分子、原子组成的物质，但电场对其内的电荷具有力的作用，可见电场具有力的属性，所以电场是一种客观存在的特殊物质。

以场的形式存在的物质也是多种多样的，例如地球对其表面附近物体有引力，因此地球周围空间存在着引力场，也可称为重力场；磁体或通电导线周围存在着对其内铁磁性物质的作用力，这就是磁场。

（3）电场的基本性质

电场的基本性质是：对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，这种力叫电场力。电场具有能量。

2、电场强度

（1）电场强度的物理意义

电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，反映了电场力的特性。

在带电量为Q的电荷形成的电场中放入一个电荷（它的电量Q很小，不至于影响所研究

场。它的体积也很小，便于研究电场各点的性质——检验电荷）。发现电荷受到的电场力跟

它的电荷量的比值是一个常数，即。

这说明检验电荷受力Ｆ和本身所带电量Q的比值与检验电荷无关，而由该点在电场中的位置及形成该电场的电荷Q来决定。于是就有了用比值来表示电场的强弱的定义——电场强度

（2）电场强度的定义

在电场中放一个检验电荷，它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度，简称场强。

定义式：

单位：牛／库（N / C）

（3）电场强度的理解

①矢量性：场强是矢量，其大小按定义式计算即可，其方向规定为正电荷在该点的受力方向。负电荷受电场力方向与该点场强方向相反。

②唯一性：电场中某一点处的电场强度E的大小和方向是唯一的，其大小和方向取决于场源电荷及空间位置。是客观存在的，与放不放检验电荷以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关，既不能认为与成正比，也不能认为与成反比。

（4）电场强度和电场力的比较

①由电场强度的定义式，可导出电场力F=qE。

只要场源确定，电场中某一点的电场强度的大小和方向就都唯一地确定了。若知道某点的电场强度的大小和方向，就可求出电荷在该点受的电场力的大小和方向。

②电场力是由电荷和场强共同决定的，而场强是由电场本身决定的。

例如一个静电场中某一确定的点，场强E的大小和方向都是唯一确定的，但是放在该点的电荷受到的电场力的大小，随这个电荷的电量而变化，所受电场力的方向因这个电荷电性的相反而不同，必须引起注意！

说明：虽然，但场强E绝不是试探电荷所受的电场力，也不是单位正试探电荷所受的电场力，因为电场强度不是电场力，电场中某点的电场强度，既与试探电荷的电荷量q 无关，也与试探电荷的有无无关。因为即使无试探电荷存在，该点的电场强度依然是原有的值。

知识点二：点电荷的电场

要点诠释：

1、点电荷Q在真空中形成的电场

大小：E＝k，Q为场源点电荷，r为考察点与场源电荷的距离。

方向：正电荷受电场力的方向为该点场强方向

可见，在点电荷形成的电场中，在以点电荷为球心的球面上的各点电场强度大小相等，但方向不同。

2．两个关于场强公式的比较

区别

公式

物理含义引入过程适用范围备注

是电场强度大小的

定义式由比值法引入，E与F、

q无关，反映某点电场

的性质

适用于一

切电场

电场强度由场本身决定，与试探电荷无关，

不能理解为E与F成正比，与q成反比

是真空中点电荷场

强的决定式

由和库仑定律

导出真空中的

点电荷

告诉人们场强大小的决定因素

是Q和r，而则不能。

知识点三：匀强电场

要点诠释：

电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.

两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场。

知识点四：电场线

要点诠释：

1、电场线的意义及规定

电场线是形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，也就是正电荷在该点受电场力的方向（负电荷受力方向相反）。曲线的疏密表示电场的强弱。

如图所示为某电场的一组电场线，不同点的场强的方向可以作该点的切线得到，场强的大小可以根据不同的区域的电场线的疏密程度判断得到，电场线密的地方场强大。从图中可以看出B点的电场强度大小大于C点的电场强度的大小。

说明：

①电场线是人们为了研究电场而假想的曲线，不是实际存在的线。

②没有电场线通过的位置不一定就没有电场存在。

③电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。

带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。电场中的电场线确定以后是不变的，但是电荷在电场中运动时初速度不同，得到的运动轨迹可以有无数种。只有当电场线是直线，而带电粒子又只受电场力作用时运动轨迹才有可能与电场线重合。

2、电场线的特点

①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.

②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强).

③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远，它不封闭，也不在无电荷处中断。

④任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)

3、常见电场的电场线

电场电场线图样简要描述特点

正点电荷发散状

越靠近点电荷处，电场线越密，电场强度E越大

以场源电荷为圆心一定长度为半径的圆周上的各点

场强的大小相同，方向不同

负点电荷会聚状