1、第第 3 节节 电场与电场强度电场与电场强度 核 心 素 养 物理观念 科学思维 1.通过对物理学史的了解，知道电 场是一种物质。 2.会用电场线描述电场，了解常见 电场的电场线的分布。 3.了解电场强度。 1.通过电场强度的定义，体会物理量 之比定义新物理量的方法。 2.通过模型的建立，能用电场线描绘 常见的电场。 知识点一 电场及电场力 1.电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场的传 递。静止电荷产生的电场称静电场。 2.电场力：电场对处在其中的电荷有力的作用，这个力称为电场力。 思考判断 (1)电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的。()
2、 (2)电场看不见、摸不着，因此电场不是物质。() (3)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用。() 知识点二 电场强度 1.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷受到的电场力 F 与它的电荷量 q 之比。 (2)定义式：EF q (3)单位：牛顿每库仑(N/C) (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的 静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向相反。 2.电场力 (1)公式：FqE。 (2)电场强度 E 从力的角度描述了电场的性质。 思考判断 (1)根据电场强度的定义式 EF q，可知 E 与 F 成正比，与 q 成反比。() (2)电场中某
3、点的电场强度方向与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，电 荷受力方向反向，则该点电场强度方向也反向。() 知识点三 电场线 观图助学 散开的头发大致 显示电场线的分布 带电人体的头发由于静电斥力而竖直散开。 1.电场线：在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的 方向一致。 2.电场线的特点 (1)电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 (2)任意两条电场线不相交。 因为电场中某点的电场强度的方向沿电场线在该点的切线方向，若电场线相交， 那么交点处就会出现两条切线，这时的电场强度失去了方向的唯一性，所以电场 线不能相交。 (3)电场线的疏密表示电场的强弱；电场
4、线上某点的切线方向表示该点的电场强度 的方向。 (4)电场线总是从正电荷或无穷远出发， 终止于无穷远或负电荷， 即电场线不闭合， 在无电荷处不中断。 思考判断 (1)电场线是电荷在电场中的运动轨迹。() (2)电场线的疏密表示电场的弱强。() (3)电场线可以相交，也可以相切。() 库仑力实质是电场力 1 电荷之间通过电场相互作用 试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，其电荷量 q 应足够 小，其大小也应足够小。 场源电荷：产生电场的电荷。 2 不同的电荷 q 在电场的同一点所受的电场力 F 是不同的，但该点的电 场强度是确定的。 磁铁周围的铁屑分布显示了磁感线的分布类比电场线
5、的分布。 核心要点 电场及电场力 要点归纳 (1)电场是一种特殊的物质，并非由分子、原子组成，虽然看不见、摸不着，但它 与实物一样客观存在着，它能通过一些性质表现其存在，它与实物一样，也具有 物质的一般的重要属性，如质量、能量等。 (2)电荷的周围一定存在电场， 静止电荷的周围存在着静电场， 本章所研究的规律， 有些只适用于静电场。 (3)电荷间的相互作用是通过电场发生的，是通过电场来传递的。 试题案例 例 1 下列说法中不正确的是( ) 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，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的 C.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场
6、最基本的性质是对处在它里面的电 荷有力的作用 D.电场是人为设想出来的，其实并不存在 解析 凡是有电荷的地方，周围就存在着电场，电荷间的相互作用是通过电场传 递的，电场对处在其中的电荷有力的作用，A、C 说法正确；电场是一种客观存 在的物质，是物质存在的一种形式，不是人为假想出来的，B 说法正确，D 说法 错误。 答案 D 针对训练 1 (多选)下列关于电场的说法正确的是( ) A.电场不是客观存在的物质，是为了研究静电力而假想的 B.两电荷之间的相互作用力是一对平衡力 C.电场是客观存在的物质，但不是由分子、原子等实物粒子组成的 D.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 解析 电场是物
7、质的一种，是客观存在的，但并不是由分子、原子等组成的，电 场线才是假想的，A 错误，C 正确；两电荷之间的相互作用力是一对作用力和反 作用力， B 错误； 电场对放入其中的电荷有力的作用是电场的基本性质， D 正确。 答案 CD 核心要点 电场强度 要点归纳 (1)唯一性：电场中某点的电场强度 E 是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场 的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷及放入电荷的电性、电荷量的多 少均无关。电场中不同位置的电场强度一般是不同的。 (2)矢量性：电场强度描述了电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受 电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。 (
8、3)物理意义：表示电场强弱和方向的物理量，数值上等于单位电荷量的电荷在电 场中受到的静电力。 (4)求解电场强度的方法 用定义式 EF q求解，适用于任何电场。 (5)电场力 电场力的计算公式 FqE，如果已知电场中某点的场强 E，便可计算在电场中某 已知带电体在该点所受静电力的大小。 静电力同库仑力一样都是性质力，但库仑力是点电荷之间的电场力，而静电力是 电荷在电场中受力的统称。 试题案例 例 2 如图所示，A 为带正电，电荷量为 Q 的金属板，沿金属板的垂直平分线在 距离板 r 处放一质量为 m、电荷量为 q 的小球，小球受水平向右的电场力作用而 偏转 角后静止。设小球用绝缘细线悬挂于 O
9、 点，求小球所在处的电场强度。 点拨 这里，带电金属板 A 的大小和形状与两带电体之间的距离相比是不能忽略 的，故带电金属板不能看成点电荷。 解析 分析小球的受力如图所示，由平衡条件得 F电mgtan 由电场强度的定义式得小球所在处的电场强度 EF 电 q mgtan q 由于小球带正电，所以小球所在处的电场强度方向水平向右。 答案 mgtan q 方向水平向右。 针对训练 2 一检验电荷 Q1，其所带电荷量 q410 9 C，在电场中 P 点受到的 电场力 F610 7 N。求： (1)P 点的电场强度大小； (2)没有检验电荷时，P 点的电场强度大小； (3)放一电荷量为 q1.210 6
10、 C 的点电荷 Q 2在 P 点，受到的电场力 F是多大？ 答案 (1)1.5102 N/C (2)1.5102 N/C (3)1.810 4 N 核心要点 电场线 要点归纳 1.点电荷的场强分布 (1)离点电荷越近，电场线越密集，电场强度越大。 (2)点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点。 (3)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直。在此球面上电场强度 大小处处相等，方向各不相同。 2.等量点电荷 (1)等量异种点电荷 “手牵手，心连心”相吸状 两点电荷连线之间，电场强度的大小先减小后增大，中点 O 的电场强度最小。 连线中垂线上，O 点的电场强度最大，沿中垂线从 O 到无穷远
11、，电场强度一直 减小。 (2)等量同种点电荷 “势不两立”相斥状 两点电荷连线之间的电场强度的大小先变小后变大，中点 O 的场强为零。 连线中垂线上，沿中垂线从 O 点到无穷远，电场强度先增大后减小。 试题案例 例 3 某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是( ) A.c 点的电场强度大于 b 点的电场强度 B.若将一试探电荷q 由 a 点静止释放， 只在静电力作用下它将沿电场线运动到 b 点 C.b 点的电场强度大于 d 点的电场强度 D.a 点和 b 点的电场强度的方向相同 解析 电场线的疏密表征了电场强度的大小，由题图可知 EaEc，EbEd， 故选项 C 正确，A 错误；由于电场
12、线是曲线，由 a 点静止释放的正电荷只在静电 力作用下不可能沿电场线运动，故选项 B 错误；电场线的切线方向为该点电场强 度的方向，a 点和 b 点的切线不在同一条直线上，故选项 D 错误。 答案 C 误区警示 对电场线的理解的常见误区 (1)电场线实际上并不存在。 (2)没有电场线的地方场强不一定为零。 电场线的疏密程度可以定性地描述电场的强弱，但不是说有电场的地方都充满了 电场线。 (3)电场线并不是电荷的运动轨迹。 针对训练 3 如图所示为点电荷 A、B 所形成的电场的电场线分布图，O 为 A、B 连线的中点，c、d 为 AB 垂直平分线上的点，OaOb，OcOd，则下列说法正 确的是(
13、 ) A.A 一定带正电荷，B 一定带正电荷 B.O 处的场强为零 C.a、b 两点的场强相同 D.c、d 两点的场强相同 解析 A、 B 一定是同种电荷， 既可能均带负电荷也可能均带正电荷， 故 A 错误； A、B 各自在 O 处产生的场强等值反向，合场强为零，故 B 正确；a、b 两点的场 强大小相等，但方向相反，c、d 两点的场强大小相等，但方向相反，故 C、D 错 误。 答案 B 1.(关于电场的理解)(多选)关于电场，下列说法正确的是( ) A.静电力是一种超距力，因此电场实际并不存在 B.电荷间的作用是通过电场传递的 C.电场看不见、摸不着，因此电场不是物质 D.电场对放入其中的任
14、何电荷都有力的作用 解析 静电力的实质就是电场对电荷的作用力，它并不是超距作用，故 A 错误； 电荷间的作用是通过电场传递的，电场对放入其中的任何电荷均有力的作用，故 B、D 正确；电场虽看不见、摸不着，但它是一种特殊的物质，故 C 错误。 答案 BD 2.(对电场强度的理解)(多选)在电场中的某点 A 放一试探电荷q，它所受到的电 场力大小为 F，方向水平向右，则 A 点的场强大小 EAF q，方向水平向右。下列 说法中正确的是( ) A.在 A 点放置一个q 的试探电荷，A 点的场强方向变为水平向左 B.在 A 点放置一个2q 的试探电荷，则 A 点的场强变为 2EA C.在 A 点放置一
15、个q 的试探电荷，它所受的电场力方向水平向左 D.在 A 点放置一个电荷量为2q 的试探电荷，所受电场力为 2F 解析 EF q是电场强度的定义式，某点场强的大小和方向，与场源电荷有关，而 与试探电荷无关，故 A、B 错误；因负电荷受到电场力方向与场强方向相反，故 选项 C 正确；A 点场强 EA一定，放入的试探电荷所受电场力大小为 FqEA，当 放入电荷量为2q 的试探电荷时， 试探电荷所受电场力应为 2F， 故选项 D 正确。 答案 CD 3.(电场线的特点及应用)(多选)如图所示是某电场区域的电场线，A、B、C 是电场 中的三个点，下列说法正确的是( ) A.A 点的电场强度最大 B.B
16、 点的电场强度最大 C.把一个正的点电荷依次放在这三点时，其中放在 B 点时它受到的静电力最大 D.把一个带负电的点电荷放在 A 点时，它所受的静电力方向和 A 点的电场强度方 向一致 解析 电场线的疏密程度可表示电场强度的大小，所以 B 点的电场强度最大，A 点的最小，选项 A 错误，B 正确；B 点的电场强度最大，所以同一个点电荷在 B 点受到的静电力最大，选项 C 正确；放在 A 点的正电荷的受力方向与电场线方向 相同，负电荷受到的静电力方向与电场线方向相反，选项 D 错误。 答案 BC 4.(电场强度的计算)把 q11.010 9 C 的检验电荷放入点电荷 Q 产生的电场 中的 P 点
17、，测得 q1所受电场力大小为 1.010 6 N。则： (1)若移走 q1，而在 P 点放置一个 q22.010 8 C 的点电荷，则 q 2所受电场力 大小为_N，此时 Q 在 P 点产生的电场的场强大小为_N/C，方向 与将 q1放在 P 点时的场强方向_(“相同”或“相反”)； (2)若在 P 点不放任何检验电荷，则 Q 在 P 点产生的场强大小为_N/C，方 向与将 q1放在 P 点时的场强方向_(“相同”或“相反”)。 解析 (1)场强大小与检验电荷无关，故 EF1 q1 1.010 6 1.010 9 N/C1.0103 N/C。 q2所受电场力大小为 F2q2E2.010 81.0103 N2.0105 N， q 2放在该位 置时，场强的大小和方向均不发生变化。 (2)Q 在 P 点产生的场强大小与检验电荷无关， 故 P 点不放检验电荷时，Q 在 P 点产生的场强大小仍为 1.0103 N/C，方向与将 q1放在 P 点时的场强方向相同。 答案 (1)2.010 5 1.0103 相同 (2)1.0103 相同 电场 电场力 电场强度 大小EF q 方向正电荷受力方向 电场线 特点不闭合、不相交、密强疏弱 几种电场线
