高中物理 第一章 静电场 第3节 电场强度讲义（含解析）新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理教案VIP专享VIP免费

第3节电场强度1.英国物理学家法拉第提出电场是电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的电荷有力的作用。2．电场强度是矢量，定义式为E＝。电场中某点的电场强度的方向规定为正电荷在该点所受的静电力的方向。3．电场线是为了形象描述电场而引入的假想线，是由法拉第首先提出的。其疏密程度表示电场的强弱，其每点的切线方向表示该点的电场强度方向。4．匀强电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，其电场线是间隔相等的平行直线。一、电场电场强度1．电场在电荷的周围存在着由它产生的电场，它能够传递电荷间的相互作用，其中静止电荷产生的电场叫静电场。(1)电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。(2)电荷之间的库仑力是通过电场发生的。(3)电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用。2．试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：如图所示，带电小球q是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷，或检验电荷。(2)场源电荷：被检验的电场是电荷Q所激发的，电荷Q称为场源电荷，或源电荷。3．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。(2)定义式：E＝。(3)单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m)。1N/C＝1V/m。(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。(5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。二、点电荷的电场电场强度的叠加1．点电荷的电场如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们的库仑力F＝k＝qk，所以电荷q处的电场强度E＝＝k。(1)公式：E＝k。(2)方向：若Q为正电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线背离Q；若Q为负电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向Q。2．电场强度的叠加(1)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。这种关系叫做电场强度的叠加。例如，图中P点的电场强度，等于电荷＋Q1在该点产生的电场强度E1与电荷－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。(2)如图所示，均匀带电球体(或球壳)外某点的电场强度：E＝k，式中r是球心到该点的距离(r≫R)，Q为整个球体所带的电荷量。(3)电场强度是矢量，电场强度的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则。三、电场线匀强电场1．电场线(1)定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。(2)特点：①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线。②电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。③在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。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。2．匀强电场(1)定义：电场强度的大小相等、方向相同的电场。(2)电场线特点：匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。(3)实例：两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。1．自主思考——判一判(1)电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在。(×)(2)根据E＝，由于q有正负，故电场中某点的场强有两个方向。(×)(3)在E＝中场强大小与q无关，同样在E＝k中场强大小与Q也无关。(×)(4)E＝k这个公式对于任何静电场都成立。(×)(5)电场线可以描述电场的强弱也能描述电场的方向。(√)(6)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。(√)2．合作探究——议一议(1)元电荷、点电荷、试探电荷是同一种物理模型吗？提示：不是同一种物理模型。元电荷是最小的电荷量，e＝1.60×10－19C；点电荷是一种理想化的物理模型，带电体的大小、形状及电荷分布状况在所研究的问题中可以完全忽略；试探电荷是指带电体的电荷量和尺寸很小，不会给原电场造成明显的影响。(2)根据电场强度的定义式E＝，是不是只有试探电荷q存在时，电场才存在？提示：不是，电场是由场源电荷产生的，与试探电荷的存在与否没有关系。(3)为什么电场线不会相交？还有同学说两条电场线之间的空白区域无电场，你认为是这样吗？...