电场强度 A要点分析
电场强度 A要点分析
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电场强度编稿:xxx 审稿:xxx【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. 【要点梳理】要点一、电场、电场强度 要点诠释: 1、电场(1)产生:电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间相互作用的特殊物质.(2)基本性质: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、试探电荷与场源电荷(1)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,也叫检验电荷.这种电荷必须电量很小、体积很小.(2)场源电荷:被检验的电场是由电荷Q 激发的,则电荷Q 被称为场源电荷或源电荷. 3、电场强度 (1)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. (2)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: qF E =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FE q=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FE q=,可导出电场力F=qE. 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. 要点二、点电荷的电场 要点诠释:1、点电荷Q 在真空中形成的电场(1)大小:E =k 2rQ,Q 为场源点电荷,r 为考察点与场源电荷的距离.(2)方向:正电荷受电场力的方向为该点场强方向, 负电荷受电场力的方向与该点场强方向相反.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. 区别 公式物理含义 引入过程 适用范围 备注 F E q=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2Q E kr =是真空中点电荷场强的决定式由F E q=和库仑定律导出真空中的点电荷2kQE r =告诉人们场强大小的决定因素是Q 和r ,而FE q=中E 与F 、q 无关. 要点三、匀强电场 要点诠释:(1)定义: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. (2)特点:电场线是间隔相等的平行直线.(3)常见的匀强电场: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.要点四、电场的叠加如果空间有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场,这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫作电场的叠加原理.电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定则. 要点五、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,曲线的疏密表示电场的强弱.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. 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等量同号电荷相斥状电荷连线的中点处电场强度E=0电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线等量异号电荷相吸状电荷的连线上的电场的方向是由正电荷指向负电荷电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直匀强电场平行的、等间距的、同向的直线电场强度处处相等【典型例题】类型一、对电场强度的理解例1、在真空中O点放一个试探电荷Q=+1.0×10-9C,直线MN通过O点,OM的距离r=30cm,M点放一个试探电荷q=-1.0×10-10C,如图所示.求:(1)q在M点受到的作用力;(2)M点的场强;(3)拿走q后M点的场强;(4)M、N两点的场强哪点大?(5)如果把Q换成电荷量为-1.0×10-9C的点电荷,情况又如何?【思路点拨】正确区分电场强度的定义式FEq=和决定式2QE kr=的物理意义。
电场强度知识点总结
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电场强度知识点总结
电场强度的大小取决于电场本身,即激发电场的电荷,与电场中的受力电荷无关。
在电场中某一点,试探电荷(正电荷)在该点所受电场力与其所带电荷的比值是一个与试探点电荷无关的量,该比值定义为该点的电场强度。
电场强度的单位有两种,一种是牛(顿)每库(仑),符号为N/C;另一种是伏(特)每米,符号是V/m,它与牛/库相等,即1V/m=1N/C。
此外,还有两个常见的电场强度公式。
一个是点电荷的电场强度公式E=kQ/r^2,其中k为静电力常量,Q为场源电荷电荷量,r是离场源电荷的距离。
这个公式只适用于点电荷场强的计算,表明点电荷在某点产生的场强与场源电荷成正比,与离场源电荷的距离的平方成反比。
另一个是匀强电场的电场强度与电压的关系公式E=U/d,其中U为匀强电场中两点间的电势差,d为这两点间沿场强方向的距离。
这个公式也可以用于非匀强电场中某些量的定性判断。
电场强度遵从场强叠加原理,即空间总的场强等于各电场单独存在时场强的矢量和。
这个原理表明各个电场都在独立地起作用,并不因存在其他电场而有所影响。
电场强度的叠加遵循矢量合成的平行四边形定则。
电场强度的大小关系到电工设备中各处绝缘材料的承受能力、导电材料中出现的电流密度、端钮上的电压,以及是否产生电晕、闪络现象等问题,是设计中需考虑的重要物理量之一。
以上是关于电场强度的一些重要知识点,涵盖了电场强度的定义、单位、计算公式、性质、应用等方面。
在学习电场强度时,需要充分理解这些知识点,并能够灵活运用它们解决实际问题。
电场强度知识点总结
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电场强度知识点总结电场强度是电场力对单位电荷的作用力,它是电场的基本属性之一。
了解电场强度的概念和相关知识对于理解电场的特性以及电场力的作用机制至关重要。
本文将对电场强度的定义、计算方法、性质和应用进行总结。
1. 电场强度的定义电场强度表示单位正电荷在电场中所受的力,通常用E表示。
在均匀电场中,电场强度的方向与电场力的方向一致,大小等于电场力对单位正电荷的作用力。
电场强度是矢量量,它的单位是牛顿/库仑(N/C)。
2. 电场强度的计算方法电场强度的计算方法可以通过库仑定律来推导。
库仑定律描述了两个点电荷之间的电场力与电荷量及它们之间的距离的关系。
根据库仑定律,电场强度E与电荷量Q和距离r之间的关系为E=kQ/r^2,其中k为库仑常数。
3. 电场强度的性质(1)电场强度与电荷量成正比:在其他条件不变的情况下,电场强度与电荷量成正比。
即电荷量越大,电场强度越大;电荷量越小,电场强度越小。
(2)电场强度与距离的平方成反比:在其他条件不变的情况下,电场强度与距离的平方成反比。
即距离越远,电场强度越小;距离越近,电场强度越大。
(3)电场强度有方向性:电场强度是矢量量,具有方向性。
方向由正电荷向负电荷的方向指向。
在均匀电场中,电场强度的方向与电场力的方向一致。
(4)电场强度的叠加原理:如果在某个区域内存在多个电荷产生的电场,那么在该区域内的电场强度等于各个点电荷产生的电场强度的矢量和。
4. 电场强度的应用电场强度的应用非常广泛,以下是一些电场强度的应用场景:(1)电力场:在电力场中,电场强度用于描述电荷在电势差下的移动情况,如电流的产生和流动。
(2)电子设备:在电子设备中,电场强度用于分析电磁波的传播和电子器件的工作原理。
(3)电场屏蔽:在电子设备中,通过合理设计和应用电场强度,可以实现对电场的屏蔽和调控,保证电子设备的正常工作。
(4)电场感应:电场强度的变化可以产生感应电流和电势差,这一原理被广泛应用于电场传感器和电场探测技术中。
电场强度 A要点分析
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电场强度编稿:周军 审稿:李勇康【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. 【要点梳理】要点一、电场、电场强度 要点诠释: 1、电场(1)产生:电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间相互作用的特殊物质.(2)基本性质: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、试探电荷与场源电荷(1)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,也叫检验电荷.这种电荷必须电量很小、体积很小.(2)场源电荷:被检验的电场是由电荷Q 激发的,则电荷Q 被称为场源电荷或源电荷. 3、电场强度 (1)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. (2)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: qF E =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FE q=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E 与F 成正比,也不能认为E 与q 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FE q=,可导出电场力F=qE. 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. 要点二、点电荷的电场 要点诠释:1、点电荷Q 在真空中形成的电场(1)大小:E =k 2rQ,Q 为场源点电荷,r 为考察点与场源电荷的距离.(2)方向:正电荷受电场力的方向为该点场强方向, 负电荷受电场力的方向与该点场强方向相反.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.要点三、匀强电场要点诠释:(1)定义: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.(2)特点:电场线是间隔相等的平行直线.(3)常见的匀强电场: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.要点四、电场的叠加如果空间有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场,这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫作电场的叠加原理.电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定则.要点五、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,曲线的疏密表示电场的强弱.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.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【典型例题】类型一、对电场强度的理解例1、在真空中O 点放一个试探电荷Q=+1.0×10-9C ,直线MN 通过O 点,OM 的距离r=30cm ,M 点放一个试探电荷q=-1.0×10-10C,如图所示.求:(1)q 在M 点受到的作用力; (2)M 点的场强;(3)拿走q 后M 点的场强; (4)M 、N 两点的场强哪点大?(5)如果把Q 换成电荷量为-1.0×10-9C 的点电荷,情况又如何? 【思路点拨】正确区分电场强度的定义式F E q =和决定式2QE k r=的物理意义。
电场强度知识点总结
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电场强度知识点总结电场是物理学中的一个重要概念,它描述了电荷之间相互作用的力。
而电场强度则是描述这种相互作用力的大小和方向的量。
本篇文章将以电场强度为主题,结合相关理论和实例,总结电场强度的知识点。
一、电场强度的概念电场强度(Electric Field Intensity)表示在某一点单位正电荷所受到的力的大小和方向。
它是一个矢量量,通常用E表示。
电场强度的方向指向力所作用的方向,大小与力的大小成正比。
二、电场强度的计算公式电场强度的计算公式为E=F/q,其中F表示受力的大小,q表示单位正电荷的电荷量。
该公式表明,电场强度和受力的比值是恒定的,即电场强度与单位电荷受到的力成正比。
三、电场强度的单位电场强度的单位通常有N/C或V/m,其中N代表牛顿,C代表库仑,V代表伏特,m代表米。
这些单位可以互相转换,具体转换方式可以根据公式进行计算。
四、电场强度的叠加原理当有多个电荷同时存在时,每个电荷产生的电场强度可以叠加。
根据叠加原理,可以通过将每个电荷产生的电场强度向量相加,得到整个系统的总电场强度。
五、均匀带点直线上的电场强度考虑一个长度为L的均匀带电直线,电荷线密度为λ,那么该直线在距离直线上一点的电场强度可由公式E=λ/2πε0r计算得出,其中r表示距离直线的垂直距离,ε0为真空中的介电常数。
六、均匀带点圆环上的电场强度考虑一个半径为R的均匀带电圆环,电荷线密度为λ,那么该圆环在距离圆环垂直中轴线的一点的电场强度可由公式E=λR/4πε0(r²+R²)^(3/2)计算得出,其中r表示距离圆环中心的距离。
七、电偶极子产生的电场强度电偶极子是由两个电荷大小相等但符号相反的点电荷组成。
电偶极子在与两点电荷连线垂直的轴线上的电场强度可由公式E=kp/r³计算得出,其中p为电偶极矩的大小,k为库仑常数,r为距离两点电荷连线的垂直距离。
八、电场强度与电势的关系电势是电场能量在单位电荷处的分布情况。
电场强度知识点总结
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电场强度知识点总结1. 电场强度的定义电场强度是描述电场对单位正电荷产生的力的物理量。
对于一个点电荷,在其周围产生的电场中,单位正电荷所受到的力称为该点的电场强度。
2. 电场强度的计算公式电场强度的计算公式为:$$ E = \\frac{1}{4\\pi\\varepsilon_{0}}\\cdot\\frac{Q}{r^{2}} $$其中,E表示电场强度,Q表示电荷量,r表示距离,$\\varepsilon_{0}$表示真空介电常数。
3. 电场强度的性质3.1 叠加原理电场强度具有叠加性质,即系统中的电场强度等于各个电荷单独产生的电场强度的矢量和。
3.2 与电荷正负性相关电场强度的方向由电荷的正负决定,当电荷为正电荷时,电场强度指向远离电荷的方向;当电荷为负电荷时,电场强度指向靠近电荷的方向。
3.3 电场强度的矢量性质电场强度是矢量量,具有大小和方向,大小是根据计算公式得到的标量,方向是根据电荷的正负决定的。
4. 电场线电场线是描述电场强度方向的曲线。
在电场中,电场线与电场强度的方向相切。
电场线由于其形状和分布特征的不同,可以用来直观地表示电场的强度和方向。
5. 极板电场和均匀电场5.1 极板电场极板电场是由两个平行的具有相同大小但符号相反的电荷板产生的电场。
在极板电场中,电场强度的方向垂直于电荷板,并且具有一定的大小分布特征。
5.2 均匀电场均匀电场是指在空间中电场强度的大小和方向都相同的电场。
在均匀电场中,电场强度的方向不随位置变化。
6. 电场强度与电势的关系电场强度与电势存在着密切的关系。
电势是描述电场能量分布的物理量,而电场强度是电势的负梯度,即电场强度的方向与电势下降最快的方向一致。
7. 电场强度的应用电场强度是电场的重要物理量,广泛应用于各个领域。
以下是电场强度的一些应用:•在电荷运动的轨迹和速度计算中,电场强度是非常重要的参考物理量。
•在电子学中,通过控制电场强度,可以实现电子束的聚焦和偏转,用于电子显微镜和电视机图像的显示。
电场强度分析
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电场强度分析电场强度是描述电场空间分布特征的物理量,它代表了单位正电荷所受到的电场力大小和方向。
电场强度的分析对于理解和应用电场理论具有重要意义。
本文将对电场强度的分析进行探讨,介绍电场强度的概念、计算方法以及应用。
1. 电场强度的概念电场强度是指单位正电荷所受到的电场力大小和方向,用E表示。
在电场中,它的方向与正电荷所受到的力的方向相同,与负电荷所受到的力的方向相反。
电场强度的大小与电荷量的大小成正比,与距离的平方成反比。
2. 电场强度的计算方法电场强度的计算方法可以通过库仑定律得出。
库仑定律表示两个电荷之间的电场力与它们之间的距离的平方成反比,与它们的电荷量的乘积成正比。
根据库仑定律,可以得出电场强度的计算公式:E = k * Q / r^2其中,E为电场强度,k为库仑常数,Q为电荷量,r为距离。
3. 电场强度的分布规律在不同电荷分布情况下,电场强度的分布规律也会有所不同。
对于点电荷,其电场强度的分布呈球对称的立体形。
对于均匀带电体,其电场强度沿着垂直于带电体表面的方向是均匀的。
对于电偶极子,其电场强度在远离电偶极子的地方近似呈倒数关系。
4. 电场强度的应用电场强度的分析在很多领域有着广泛的应用。
例如,在电路中,电场强度的分布可以用来计算电容器的电场强度,进而求解电容器的电容量。
在静电漏电场中,电场强度的分布可以用来判断漏电点的位置,进行绝缘材料的测试。
在粒子加速器中,电场强度的分布可以用来设计和优化粒子轨迹。
5. 电场强度的影响因素电场强度的大小受到多种因素的影响。
首先,电场强度与电荷量成正比,电荷量越大,电场强度越大。
其次,电场强度与距离的平方成反比,距离越远,电场强度越小。
另外,介质的介电常数也会影响电场强度的分布。
综上所述,电场强度的分析对于理解电场的特性和应用具有重要意义。
通过对电场强度的概念、计算方法以及分布规律进行研究,可以为电场理论的应用提供指导。
同时,电场强度的分析也为电场的工程应用提供了理论基础和设计依据。
电场强度及其计算知识点总结
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电场强度及其计算知识点总结在物理学中,电场强度是一个非常重要的概念,它描述了电场的强弱和方向。
理解电场强度及其计算方法对于深入研究电学现象和解决相关问题具有关键意义。
接下来,让我们逐步深入探讨这一重要的知识点。
一、电场强度的定义电场强度是用来描述电场强弱和方向的物理量。
我们可以将其理解为单位正电荷在电场中所受到的电场力。
假设在电场中的某一点有一个电荷量为+q 的试探电荷,它所受到的电场力为 F,那么该点的电场强度 E 就可以表示为:E = F / q 。
需要注意的是,电场强度是由电场本身的性质决定的,与试探电荷的电荷量和所受电场力的大小无关。
这就好比一个操场的坡度是固定的,无论一个人在上面怎么走,坡度都不会因为这个人的行为而改变。
二、电场强度的单位在国际单位制中,电场强度的单位是牛顿/库仑(N/C)。
这意味着如果一个电荷量为 1 库仑的电荷在某点受到 1 牛顿的电场力,那么该点的电场强度就是 1 牛顿/库仑。
另外,还有一个常用的单位是伏特/米(V/m)。
因为电势差(电压)U 等于电场强度 E 与沿电场方向的距离 d 的乘积,即 U = Ed,所以当U 的单位是伏特,d 的单位是米时,电场强度的单位就是伏特/米。
三、电场强度的方向电场强度的方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向。
如果电场中某点的电场强度方向已知,那么负电荷在该点所受电场力的方向就与电场强度方向相反。
例如,在一个正点电荷产生的电场中,电场强度的方向是从正点电荷指向无穷远;而在一个负点电荷产生的电场中,电场强度的方向是从无穷远指向负点电荷。
四、点电荷的电场强度点电荷是一种理想化的模型,当一个带电体的大小和形状对所研究的问题影响较小时,可以将其视为点电荷。
对于一个电荷量为 Q 的点电荷,在距离它 r 处的电场强度可以用公式表示为:E = kQ / r²,其中 k 是库仑常量,约等于 90×10⁹N·m²/C²。
电场强度知识点总结及计算公式PPT
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电场强度与其它物理量的关联公 式
电场强度是电荷在单位体积内产生的力 根据库仑定律,电场强度等于单位面积上的电荷量乘以电荷量的密度,即 E=F/q。其中,E为电场强度,F为电场力,q为电荷量。 电场强度与磁场强度成正比 根据安培定则,电场强度与磁场强度成正比,即E=μ0*B。其中,E为电场 强度,μ0为真空磁导率,B为磁场强度。 电场强度与电荷的量和位置有关 根据库仑定律,电场强度等于单位面积上的电荷量乘以电荷量的密度,即 E=F/q。其中,E为电场强度,F为电场力,q为电荷量。电场强度与电荷 的量和位置有关,因为电荷的位置决定了电荷在单位体积内的分布情况。
电场强度在实际应用中的重要性
01. 电场强度的基本定义来自场强度的概念解析电场强度的基本定义 电场强度定义为每单位电荷受力的大小,单位为牛/库伦。 电场强度的物理意义 电场强度代表了电场对单位正电荷作用力的大小,是衡量电场强弱的物 理量。 电场强度与电荷量关系 电场强度与电荷量的比值称为电场的强度系数,表示电场对单位电荷的 作用力。 电场强度计算公式 电场强度E=F/q,其中E为电场强度,F为单位正电荷受到的力,q为施 加力的电荷量。
2023.11.03
利用高斯定理进行间接测量
电场强度定义 电场强度是单位正电荷在电场中受的力,其单位为N/C。 电场强度计算公式 电场强度E=F/q,其中F为作用在q上的力,q为单位正电荷。 高斯定理概述 高斯定理描述了通过封闭曲面的电通量等于曲面内部总电荷与曲面的比值。 高斯定理间接测量 根据高斯定理,我们可以通过测量封闭曲面内部的电荷和电通量来间接计 算电场强度。
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电场强度实验操作注
05. 意事项
安全操作规程和预防措施
电场强度是电荷在单位面积上产生的力 根据库仑定律,电场强度等于单位面积上的电荷量乘以电荷的密度。例如,一个1库仑/平方米 的电荷在1平方米的表面上产生的电场强度为1牛顿/库仑。 电场强度与电荷、距离和方向有关 电场强度由电荷、距离和方向决定。例如,一个1库仑的电荷在另一个1库仑电荷的正上方, 它们之间的距离为1米,那么它们之间的电场强度为1牛顿/库仑。 安全操作规程包括正确使用设备和遵循安全规定 在进行电气工作时,应遵循相关的安全操作规程,如佩戴适当的防护装备、定期检查设备的绝 缘性能等。这些规程有助于预防电气事故的发生,保障人员和设备的安全。
电场中的电场强度知识点总结
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电场中的电场强度知识点总结电场是物理学中的重要概念,它描述了电荷间相互作用所产生的力场。
而电场强度则指的是某一点上所受到的电场力的大小。
本文将对电场中的电场强度进行详细的知识点总结,包括定义、计算方法以及相关性质等。
一、定义与概念电场强度(Electric field intensity)是指单位正电荷在某一点上所受到的力的大小。
通常用E表示,其单位是牛顿/库仑(N/C)。
电场强度的方向则是正电荷在该点上所受到的力的方向。
二、电场强度的计算方法1.对于由点电荷产生的电场,其场强可由库仑定律计算得出。
库仑定律表达式如下:E = k*q/r^2其中,E为电场强度,k为电场常数(通常取8.99 × 10^9N·m^2/C^2),q为点电荷的电量,r为距离点电荷的位置。
2.对于由多个点电荷产生的电场,可以将每个点电荷的电场强度进行叠加得到。
即将每个点电荷产生的电场强度矢量相加,形成合成电场。
3.对于连续分布的电荷体系,可以通过积分方法计算电场强度。
根据库仑定律的微分形式,可以得到如下表达式:dE = k*dq/r^2其中,dE为dq点电荷产生的微小电场强度,dq为微小电荷元素,r 为dq到计算点的距离。
通过对整个电荷体系的所有dq进行积分,即可计算出该点处的电场强度。
三、电场强度的性质1.电场强度与电荷量的关系:电场强度与电荷量成正比,即电荷量增加,电场强度也相应增加。
2.电场强度与距离的关系:电场强度与距离的平方成反比,即距离增加,电场强度减小。
3.电场强度的叠加原理:对于由多个点电荷产生的电场,可以将每个电场强度矢量进行矢量相加得到合成电场强度。
4.电场强度的方向:电场强度的方向由正电荷的力方向决定。
在正电荷周围,电场强度指向电荷;在负电荷周围,电场强度则指向远离电荷的方向。
四、电场强度与电场线电场线是将电场中各点的电场强度用线段表示的图示方法。
电场线的方向与电场强度的方向相同,即电场线的切线方向即为该点的电场强度方向。
高中物理电场强度题解题技巧
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高中物理电场强度题解题技巧在高中物理学习中,电场强度是一个重要的概念。
掌握电场强度的计算方法和解题技巧对于解决与电场强度相关的物理题目非常关键。
本文将介绍几种常见的电场强度题型,并提供解题技巧和实例,帮助高中学生更好地理解和应用电场强度概念。
一、点电荷电场强度计算点电荷电场强度的计算是电场强度题目中最基础的部分。
对于一个带电粒子,其电场强度的大小与距离的平方成反比。
具体计算公式为:E = k * q / r^2其中,E表示电场强度,k为电场常数,q为点电荷的电荷量,r为距离。
在计算时,需注意单位的转换和数值的代入。
例如,已知一个电荷量为2μC的点电荷,距离它0.5m处的电场强度为多少?解题思路:根据公式E = k * q / r^2,代入数据得到 E = 9 * 10^9 * 2 * 10^-6 /(0.5)^2 = 72 N/C。
因此,距离0.5m处的电场强度为72 N/C。
二、均匀带电球壳电场强度计算均匀带电球壳的电场强度计算是电场强度题目中的一个典型例子。
对于一个均匀带电球壳,其电场强度在球壳外部与距离成正比,在球壳内部电场强度为零。
具体计算公式为:E = k * Q / r^2其中,E表示电场强度,k为电场常数,Q为球壳的总电荷量,r为距离。
例如,已知一个带电球壳的总电荷量为4μC,距离球壳0.2m处的电场强度为多少?解题思路:根据公式E = k * Q / r^2,代入数据得到 E = 9 * 10^9 * 4 * 10^-6 /(0.2)^2 = 90 N/C。
因此,距离球壳0.2m处的电场强度为90 N/C。
三、电偶极子电场强度计算电偶极子是由两个相等大小、异号电荷组成的系统。
电偶极子的电场强度在远离电偶极子轴线的地方近似为:E ≈ k * p / r^3其中,E表示电场强度,k为电场常数,p为电偶极矩,r为距离。
例如,已知一个电偶极子的电偶极矩为2 × 10^-9 C·m,距离电偶极子轴线1m处的电场强度为多少?解题思路:根据公式E ≈ k * p / r^3,代入数据得到E ≈ 9 × 10^9 * 2 × 10^-9 / (1)^3 = 18 N/C。
电场强度的计算知识点总结
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电场强度的计算知识点总结一、电场强度的概念电场强度是描述电场中电荷受到的力的大小和方向的物理量,它是一个矢量量。
在电场中,如果一个正电荷在某一点受到的力是F,则该点的电场强度E的大小由E=F/q决定,方向与该点处的力的方向一致。
二、电场强度的计算(一)由点电荷产生的电场强度根据库仑定律,点电荷q1在空间某一点产生的电场强度E的大小和方向分别满足以下表达式:E=k|q1|/r^2其中,k是库仑常数,其数值为8.99×10^9N·m^2/C^2;r是该点到电荷q1的距离,在国际单位制下,其单位是米。
根据该公式,可以得出点电荷产生的电场强度大小与其电荷量成正比,与到达该点的距离的平方成反比。
点电荷的电场强度方向则是由该点指向电荷的矢量方向。
(二)由电荷分布产生的电场强度对于具有分布电荷的物体,通常需要利用积分来计算其产生的电场强度。
其计算步骤如下:1. 将电荷分布划分成微元dq;2. 确定微元dq对某一点的电场强度dE的大小和方向;3. 对微元dq进行积分,即可得到整个电荷分布产生的电场强度E。
在实际计算中,通常需要利用电场强度的叠加原理,将电荷分布产生的电场强度分解成各个微元dq产生的电场强度之和。
(三)由带电体产生的电场强度对于带电体而言,其电场强度的计算需要考虑其形状和分布情况。
常见的带电体有均匀带电体、球形带电体、柱形带电体和球壳带电体等。
在实际计算中,可以根据电场强度的叠加原理将带电体分解成微元dq,再利用微元dq产生的电场强度来计算整个带电体产生的电场强度。
三、电场强度的性质电场强度具有以下几个基本性质:1. 电场强度是矢量量,具有大小和方向;2. 电场强度与电荷量之间的关系是线性关系;3. 电场强度满足叠加原理;4. 电场强度在空间中的分布与电荷的形状和分布情况有关。
根据电场强度的性质,可以很好地理解电场的基本性质,为实际应用提供了便利。
四、电场强度与电势电场强度与电势是电学中的两个基本概念,它们之间存在着密切的联系。
高一物理电场强度的知识点
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高一物理电场强度的知识点电场强度是高一物理课程中的一个重要知识点,它描述了电场中的电力情况。
了解电场强度的概念和相关公式对于理解电场及其应用具有重要意义。
本文将围绕电场强度展开讨论,介绍其定义、计算方法以及相关的物理概念。
1. 电场强度的定义电场强度是一个在电场中测量电力的物理量。
它描述了在给定位置的单位正电荷所受到的力的大小和方向。
用数学方式表达就是:电场强度(E)= 电场力(F)/ 测试电荷(q)2. 电场强度的计算方法电场强度可以通过不同的方法来计算。
其中最常见的方法是使用库伦定律:电场强度(E)= 电力(F)/ 测试电荷(q) = k × (Q / r²)其中,k 为电场常数,其近似值为9 × 10^9 N·m²/C²;Q 为电荷的大小; r 为距离电荷的距离。
3. 电场强度的特点(1)电场强度是矢量量,具有大小和方向。
根据正负电荷之间的相互作用,电场强度可以有正负之分。
(2)电场强度随着距离的增加而减小。
根据库伦定律可以得知,离电荷越远,电场强度越小。
4. 电场线与电场强度电场线是一种用来描述电场的工具。
电场线的定义是:在某一点的电场强度方向上,沿着这个方向画出的一系列曲线。
电场线上任意一点的切线方向就是该点的电场强度的方向。
电场线的密度与电场强度成正比,如果电场线越密集,则表明电场强度越大。
5. 电场强度的单位电场强度的国际单位是 N/C(牛顿/库仑)。
这表示单位正电荷在电场中受到的力的大小。
6. 电场强度的应用电场强度在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
其中一些应用包括:(1)电子设备的设计与优化:了解电场强度可以帮助工程师设计和优化电子设备,确保电子器件的正常运行。
(2)静电防护:电场强度的概念对于静电的防护和安全至关重要。
在一些需要静电安全的工作场所,我们需要了解电场强度以确保人员和设备的安全。
(3)粒子加速器:在物理学和核能领域,电场强度被广泛应用于离子和粒子的加速器中,以进行基础科学研究。
电场强度知识点总结
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第一章章节复习总结一、电场基本规律 1、电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。
(2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19C ——密立根测得e 的值。
2、库伦定律(1)定律内容:真空..中两个静止点电荷.....之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:221r Q kQ F =k=9.0×109N ·m 2/C 2——静电力常量 (3)适用条件:真空中静止的点电荷。
二、电场力的性质1、电场的基本性质:电场对放入其中电荷有力的作用。
2、电场强度E(1)定义:电荷在电场中某点受到的电场力F 与电荷的带电量q 的比值,就叫做该点的电场强度。
(2)定义式:qF E =E 与F 、q 无关,只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量:大小:单位电荷受到的电场力。
方向:规定正电荷受力方向,负电荷受力与E 的方向相反。
(4)单位:N/C,V/m1N/C=1V/m(5)其他的电场强度公式 点电荷的场强公式:2r kQ E =——Q 场源电荷 匀强电场场强公式:dU E =——d 沿电场方向两点间距离 (6)场强的叠加:遵循平行四边形法则3、电场线(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向理性模型,实际上是不存在的(2)电场线的特点:电场线起于正(无穷远),止于(无穷远)负电荷不封闭,不相交,不相切沿电场线电势降低,且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面(3)几种特殊电场的电场线12、电势能Ep(1(2)定义式:ApAWE=——带正负号计算(3)特点:电势能具有相对性,相对零势能面而言,通常选大地或无穷远处为零势能面。
高一物理《电场强度》知识点总结
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高一物理《电场强度》知识点总结一、电场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产生的.2.场像分子、原子等实物粒子一样具有能量,场是物质存在的一种形式.二、电场强度1.试探电荷与场源电荷(1)试探电荷:为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷,是电荷量和体积都很小的点电荷.(2)场源电荷:激发电场的带电体所带的电荷,也叫源电荷.2.电场强度(1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的静电力与它的电荷量之比,叫作该点的电场强度.(2)定义式:E =F q. (3)单位:牛每库(N/C).(4)方向:电场强度是矢量,规定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.三、点电荷的电场 电场强度的叠加1.真空中点电荷的电场(1)电场强度公式:E =k Q r 2. (2)方向:如果以电荷量为Q 的点电荷为中心作一个球面,当Q 为正电荷时,E 的方向沿半径向外;当Q 为负电荷时,E 的方向沿半径向内.2.电场强度的叠加电场强度是矢量,如果场源是多个点电荷时,则电场中某点的电场强度等于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1.英国物理学家法拉第首先用电场线描述电场.2.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.3.电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷.(2)电场线在电场中不相交.(3)在同一电场中,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.五、匀强电场1.概念:如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同,这个电场就叫作匀强电场.2.特点:(1)电场方向处处相同,电场线是平行直线.(2)电场强度大小处处相等,电场线疏密程度相同.。
高中物理求电场强度的5种基本方法解析
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高中物理求电场强度的5种基本方法解析电场强度是描述电场力的性质的物理量,高中阶段的学习对整个电场部分起了辅垫作用,求解电场强度是解决这类问题的基础,以下就电场强度求解的基本思想作简单总结。
一、用平衡状态法求解电场强度例1、如图1所示,一个质量为30g带电量的半径极小的小球用丝线悬挂在某匀强电场中,电场线与水平面平行。
当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知匀强电场方向为_________,电场强度大小为_________N/C。
(g取10m/s2)图1解析:分析小球受力,重力mg竖直向下,丝线拉力T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F。
小球带负电,所受电场力方向与场强方向相反,所以场强方向水平向右。
小球在三个力作用之下处于平衡状态。
三个力的合力必为零。
所以F=mgtan30°,又F=EqEq=mgtan30°则代入数据得:二、用求解点电荷的电场强度例2、如图2所示,带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。
若图中a点处的电场强度为零,根据对称性,带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为_________,方向_________。
(静电力恒量为k)图2解析:图中a点处的电场强度为零,说明带电薄板在a点产生的场强E a1与点电荷+q在a点产生的场强E a2大小相等而方向相反(如图3所示),即,由于水平向左,则水平向右。
根据对称性,带电薄板在b点产生的强度与其在a点产生的场强大小相等而方向相反。
所以,其方向水平向左。
图3三、用求解匀强电场的电场强度例3、如图4中A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20cm。
把一个电量的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做功为,则该匀强电场的场强大小和方向是:A. 865V/m,垂直AC向左;B. 865V/m,垂直AC向右;C. 1000V/m,垂直AB斜向上;D. 1000V/m,垂直AB斜向下。
电场强度知识点总结
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1.3 电场强度要点提示1、电场:(1)存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。
电场:只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具有力和能的特性。
(2)电场的基本性质①是对放入其中的电荷有力的作用。
②能使放入电场中的导体产生静电感应现象2、电场强度(E)——描述电场力特性的物理量。
(矢量)(1)定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱(2)求E的规律及方法:①E=F/q(定义普遍适用)单位是:N/C或V/m;“描述自身的物理量”统统不能说××正比,××反比(下同)②E=KQ/r2(导出式,真空中的点电荷,其中Q是产生该电场的场源电荷,q是试探电荷电荷)③E=U/d(匀强电场,U为电势差,d为沿着电场线的距离)④电场的矢量叠加:当存在几个场源时,某处的合场强=各个场源单独存在时在此处产生场强的矢量和(3)方向:①与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反;②电场线的切线方向是该点场强的方向;(4)在电场中某一点确定了,则该点场强的大小与方向就是一个定值,与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,该处的场强大小方向仍不变。
检验电荷q充当“测量工具”的作用.某点的E取决于电场本身,(即场源及这点的位置,)与q检的正负,电何量q检和受到的电场力F无关.(5)电场强度是矢量,电场强度的合成按照矢量的合成法则.(平行四边形法则和三角形法则)(6)电场强度和电场力是两个概念,电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关,而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关,3、电场线:定义:在电场中为了形象的描绘电场而人为想象出或假想的曲线。
电场线实际上并不存.但E又是客观存在的,电场线是人为引入的研究工具。
电场线是人为引进的,实际上是不存在的;法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场或磁场。
电场强度计算题解题技巧
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电场强度计算题解题技巧电场强度是物理学中的重要概念之一,它描述了电荷对周围空间的影响力。
在学习电场强度的计算题时,我们常常面临各种挑战。
本文将介绍一些解题技巧和方法,帮助读者更好地应对这类难题。
首先,了解电场强度的定义是解题的起点。
电场强度(Electric Field Strength)定义为单位正电荷在该点处所受的力。
通常用矢量E表示。
根据这一定义,我们可以推导出电场强度的计算公式。
对于一个点电荷q,在距离r处的电场强度E可以用库仑定律计算,即E=kq/r²,其中k为电场常量。
解题的第一步是确定电场强度的方向。
通常情况下,电场强度的方向由正电荷或测试电荷的运动方向决定。
例如,对于一个正电荷,其电场指向远离电荷的方向;对于一个负电荷,其电场指向电荷的方向。
根据题目给出的电荷分布情况,我们可以确定电场强度的方向。
其次,根据电场叠加原理,我们可以将复杂的电场分布问题简化为几个简单的电场叠加。
这个原理基于电场是矢量量,可以进行矢量相加。
对于多个电荷分布,我们可以将它们的电场强度矢量相加,得到最终的电场。
在解题过程中,常常会遇到两个常见情况:均匀带电线和均匀带电平面。
对于均匀带电线,我们可以利用其线对称性,并运用库仑定律进行计算。
例如,当考虑到电场在该线上的方向时,我们可以利用线对称性得出电场强度在该点的大小为零。
对于均匀带电平面,我们可以运用面对称性。
在垂直于平面方向上的电场强度大小是均匀的,在平面上的电场强度是零。
此外,对称性的利用也是解题的关键。
如果题目中出现某种对称性,我们可以利用这个对称性简化计算。
例如,如果给出的电荷分布具有球对称性,即电场强度与距离的关系只有径向分量,我们可以利用该特性进行计算。
解题的最后一步是计算电场强度的大小。
使用库仑定律是最常见的计算方法,但在一些情况下,我们需要对电场强度进行积分计算。
例如,当电荷分布不均匀且无对称性时,我们可以将该电荷分布切割成微小的电荷元,然后对每个微小电荷元的贡献进行积分,得到总的电场强度。
电场强度的知识点
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电场强度的知识点电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。
你知道多少电场强度的知识点。
接下来店铺为你整理了电场强度的知识点,一起来看看吧。
电场强度的相关知识单位牛(顿)每库(仑) 在国际单位制中,符号为N/C。
如果1C的电荷在电场中的某点受到的静电力是1N,这点的电场强度就是1N/C。
电场强度的另一单位是伏(特)每米,符号是V/m,它与牛每库相等,即1V/m=1N/C。
定义是放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值,定义式E=F/q ,适用于一切电场;其中F为电场对试探电荷的作用力,q为试探电荷的电荷量。
单位N/C。
定量的实验证明,在电场的同一点,电场力的大小与试探电荷的电荷量的比值是恒定的,跟试探电荷的电荷量无关。
它只与产生电场的电荷及试探电荷在电场中的具体位置有关,即比值反映电场自身的特性(此处用了比值定义法),因此我们用这一比值来表示电场强度,简称场强,通常用E表示。
方向电场中某点的场强方向规定为放在该点的正电荷受到的静电力方向。
对于真空中静止点电荷q所建立的电场,可以由库仑定律得出。
式中r是电荷q至观察点(或q')的距离;r是由q指向该观察点的单位矢量,它标明了E的方向静电场或库仑电场是无旋场,可以引入标量电势φ,而电场强度矢量与电位标量间的关系为负梯度关系E=-▽γφ时变磁场产生的电场称为感应电场,是有旋场。
引入矢量磁位A 并选择适当规范,可得电场强度与矢量磁位间的关系为时间变化率的负数关系,即感应电场与库仑电场的合成电场是有源有旋场。
均匀与非均匀一对平行平板电极之间的电场,各点的电场强度完全相同,这种电场叫做匀强电场(如果极板尺寸比极板间距离大得多,那么极板边缘的电场不均匀部分,可不予以考虑)。
一个带电球体周围的电场,各点的电场的电场强度都不同,这种电场叫做不均匀电场。
电场强度概念①定义:放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值,叫做该点的电场强度。
②定义式:E=F/q ,F为电场对试探电荷的作用力,q为放入电场中某点的检验电荷(试探电荷)的电荷量。
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电场强度编稿:周军审稿:隋伟【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. 【要点梳理】要点一、电场、电场强度 要点诠释: 1、电场(1)产生:电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间相互作用的特殊物质.(2)基本性质: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、试探电荷与场源电荷(1)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,也叫检验电荷.这种电荷必须电量很小、体积很小.(2)场源电荷:被检验的电场是由电荷Q 激发的,则电荷Q 被称为场源电荷或源电荷. 3、电场强度 (1)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. (2)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:qF E =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FE q=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FE q=,可导出电场力F=qE. 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. 要点二、点电荷的电场 要点诠释:1、点电荷Q 在真空中形成的电场(1)大小:E =k 2rQ,Q 为场源点电荷,r 为考察点与场源电荷的距离.(2)方向:正电荷受电场力的方向为该点场强方向, 负电荷受电场力的方向与该点场强方向相反.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. 区别 公式物理含义 引入过程 适用范围 备注 F E q =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2Q E kr =是真空中点电荷场强的决定式由F E q=和库仑定律导出真空中的点电荷 2kQE r =告诉人们场强大小的决定因素是Q 和r ,而FE q=中E 与F 、q 无关. 要点三、匀强电场 要点诠释:(1)定义: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. (2)特点:电场线是间隔相等的平行直线.(3)常见的匀强电场: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.要点四、电场的叠加如果空间有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场,这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫作电场的叠加原理.电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定则. 要点五、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,曲线的疏密表示电场的强弱.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. 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等量同号电荷相斥状电荷连线的中点处电场强度E=0电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线等量异号电荷相吸状电荷的连线上的电场的方向是由正电荷指向负电荷电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直匀强电场平行的、等间距的、同向的直线电场强度处处相等【典型例题】类型一、对电场强度的理解例1、在真空中O点放一个试探电荷Q=+1.0×10-9C,直线MN通过O点,OM的距离r=30cm,M点放一个试探电荷q=-1.0×10-10C,如图所示.求:(1)q在M点受到的作用力;(2)M点的场强;(3)拿走q后M点的场强;(4)M、N两点的场强哪点大?(5)如果把Q换成电荷量为-1.0×10-9C的点电荷,情况又如何?【思路点拨】正确区分电场强度的定义式FEq=和决定式2QE kr=的物理意义。
【解析】本题分层次逐步递进地考查了电场和电场强度的理解,求解释时要注意区分场源电荷和试探电荷.本题中Q是场源电荷,q是试探电荷.(1)电荷q在电场中M点所受到的作用力是Q通过它的电场对q的作用力,根据库仑定律91098221.010 1.0109.010 1.0100.3QqF k N Nr---⨯⨯⨯==⨯⨯=⨯因为Q为正电荷,q为负电荷,库仑力是引力,所以力的方向沿MO指向Q.(2)M 点的场强891.010/100/1.010F E N C N C q --⨯===⨯ (3)在M 点拿走检验电荷q ,M 点的场强是不变的.其原因在于场强是反映电场的力的性质的物理量,它是由形成电场的场源电荷Q 决定的,与检验电荷q 是否存在无关. (4)根据公式2QE kr=知道,M 电场强较大. (5)如果把Q 由正电荷换成负电荷,其电荷量不变,除去q 所受的库仑力的方向和场强的方向变为原来的反方向外,其他情况不变.【总结升华】1.理解电场强度的物理意义、区分电场强度的定义式F E q =和决定式2QE k r=是分析理解有关电场强度问题的关键.2.电场中某点的场强由电场本身决定,与试探电荷的有无、电荷量、电性及所受的电场力无关. 举一反三【变式1】关于电场,下列说法正确的是() A 、由FE q=知,若q 减小,则该处电场强度为原来的2倍 B 、由2QE kr =知,E 与Q 成正比,而与r 2成反比 C 、由2QE k r=知,在以Q 为球心,以r 为半径的球面上,各处电场强度均相同D 、电场中某点电场强度方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向 【答案】B【变式2】在电场中某点放一检验电荷,其电量为q ,受到的力为F ,则该点电场强度为FE q=,那么() A 、若移去检验电荷,该点电场强度变为零;B 、若该点放一电量为2q 的检验电荷,则该点电场强度变为E/2;C 、该点放一电量为2q 的检验电荷,该点电场强度仍为E ;D 、该点放一电量为2q 的检验电荷,该点电场强度为2E. 【答案】C类型二、电场强度的叠加例2、如图所示,真空中,带电荷量分别为+Q 和―Q 的点电荷A 、B 相距r ,则: (1)两点电荷连结的中点O 的场强的大小和方向;(2)在两点电荷连线的中垂线上,距A 、B 两点都为r 的O '点的场强的大小和方.【答案】(1)028Q E kr =方向由A→B (2)02QE k r '=方向与A 、B 的中垂线垂直,由A→B 【解析】本题考查了点电荷的电场及电场强度的叠加问题.求解的方法是分别求出+Q 和―Q 在某点的电场强度大小和方向,然后根据电场强度的叠加原理,求出合场强.(1)如图(1)所示,A 、B 两点电荷在O 点产生的电场强度方向相同,由A→B.A 、B 两点电荷在O 点产生的电场强度:224(/2)A B kQ kQE E r r ===.所以O 点的场强为:0282A kQE E r ==(2)如图(2)所示,2BA kQE E r''==,由矢量图所形成的等边三角形可知,O '点的合场强02B A kQE E E r'''===,方向与A 、B 的中垂线垂直,由A→B【总结升华】(1)因为电场强度是矢量,所以求多个点电荷在空间中某点产生的电场强度时,应该根据平行四边形定则求出其大小和方向.(2)等量异(同)种电荷连线上以及中垂线上电场强度的规律:①等量异种电荷连线上中点O 场强最小,中垂线上中点O 的电场强度最大;等量同种电荷连线上中点O 场强最小(为零).因无限远处场强为零,则沿中垂线从中点到无限远处,场强先增大后减小,中间某位置场强必有最大值.②等量异种电荷连线和中垂线上关于中点O 对称处的场强相同;等量同种电荷连线和中垂线上关于中点O 对称处的场强大小相等、方向相反. 举一反三【变式1】在x 轴上有两个点电荷,一个带电量Q 1,另一个带电量Q 2,且Q 1=2Q 2.用E 1和E 2分别表示两个点电荷产生的场强的大小,则在x 轴上 ( )A 、E 1=E 2之点只有一处,该处的合场强为0B 、E 1=E 2之点共有两处,一处的合场强为0,另一处的合场强为2E 2C 、E 1=E 2之点共有三处,其中两处的合场强为0,另一处的合场强为2E 2D 、E 1=E 2之点共有三处,其中一处的合场强为0,另两处的合场强为2E 2 【答案】 B【解析】如图,设Q 1、Q 2相距l ,在它们的连线上距Q 1x 处有一点A ,在该处两点电荷所产生电场的场强大小相等,则有2221)(x l Q k x Q k-= 即22420x lx l +-=解得224168(22)2l l l x l ±-==± 即122222x l x l +=(),=(-),说明在Q 2两侧各有一点,在该点Q 1、Q 2产生电场的场强大小相等,在这两点中,有一点两点电荷产生电场的场强大小,方向都相同(若Q 1、Q 2为异种电荷,该点在Q 1、Q 2之间,若Q 1、Q 2为同种电荷,该点在Q 1、Q 2的外侧),在另一点,两电荷产生电场的场强大小相等,方向相反(若Q 1、Q 2为异种电荷,该点在Q 1、Q 2外侧,若Q 1、Q 2为同种电荷,该点在Q 1、Q 2之间). 【变式2】如图所示,A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点,∠B =30°,现在A 、B 两点放置两点电荷q A 、q B ,测得C 点场强的方向与AB 平行,则q A 带________电,q A ∶q B =________.【答案】负 1∶8【解析】放在A 点和B 点的点电荷在C 处产生的场强方向在AC 和BC 的连线上,因C 点场强方向与BA 方向平行,故放在A 点的点电荷和放在B 点的点电荷产生的场强方向只能如下图所示,由C →A 和由B →C .故q A 带负电,q B 带正电,且E B =2E A ,即k q B BC 2=2k q A AC2,又由几何关系知BC =2AC ,所以q A ∶q B =1∶8.【高清课程:电场力的性质分析及应用例1】【变式3】如图所示,三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上,a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电量的大小比b 的小,已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是()A.F1B.F2 C.F3D.F4【答案】B类型三、对电场线的理解例3、某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是()A、粒子必定带负电荷B、粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C、粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D、粒子在M点的动能小于它在N点的动能【思路点拨】把握并运用好物体(带电粒子)作曲线运动的条件。