2022年新教材高中物理9-3电场电场强度讲义无答案新人教版必修第三册

3 电场 电场强度1．知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。

2．理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。

(重点) 3．会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。

4．知道电场强度的叠加原理，会应用该原理进行简单计算。

(难点)5．理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。

(重点) 1．电场强度的定义及理解。

2．电场强度的计算方法。

3．电场线的理解与应用，电场线与运动轨迹的关系。

一、电场1．电场的产生：电荷在其周围产生 ，电场是 周围存在的一种特殊物质。

2．基本性质：电场对放入其中的电荷产生 。

3．电荷间的相互作用：电荷之间是通过 发生相互作用的。

4．电场和磁场统称为 ，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。

5．静电场： 的电荷产生的电场。

二、电场强度1．试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和 都很小的点电荷。

2．场源电荷： 的电荷。

3．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值，叫作该点的电场强度。

(2)定义式：E ＝Fq。

(3)单位：牛/库(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 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 的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小 。

三、点电荷的电场 电场强度的叠加1．点电荷的电场如图所示， 电荷Q 与 电荷q 相距为r ，则它们之间的库仑力F ＝k Qq r 2＝qk Q r2，所以电荷q 处的电场强度E ＝F q ＝k Q r2。

(1)公式：E ＝ 。

(2)方向：若Q 为 电荷，电场强度方向沿Q 和该点的连线 Q ；若Q 为 电荷，电场强度方向沿Q 和该点的连线 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 。

这种关系叫作电场强度的 。

例如，图中P 点的电场强度，等于电荷＋Q 1在该点产生的电场强度E 1与电荷－Q 2在该点产生的电场强度E 2的 。

(2)如图所示，均匀带电球体(或球壳)外某点的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E ＝k Q r2，式中的r 是球心到该点的距离(r ＞R )，Q 为整个球体所带的电荷量。

四、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 表示该点的电场强度方向。

2．特点：(1)电场线从 或 出发，终止于 或 ，是不闭合曲线。

(2)电场线在电场中不 ，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 反映了电场强度的相对大小，电场线 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 的线。

五、匀强电场1．定义：电场强度的大小 ，方向 的电场。

2．电场线特点：匀强电场的电场线是间隔 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。

知识点一 电场强度的理解和计算1．电场的性质(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、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。

电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。

(2)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，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。

2．E ＝Fq 与E ＝k Q r2的比较 公式 E ＝F qE ＝k Q r2本质区别 定义式 决定式 适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q 或q 的意义q 表示引入电场的(试探检验)电荷的电荷量Q 表示产生电场的点电荷(场源电荷)的电荷量关系E 用F 与q 的比值来表示，但E 的大小与F 、q 的大小无关E 不仅用Q 、r 来表示，且E ∝Q ，E ∝1r2【例1】 在真空中O 点放一个点电荷Q ＝＋1.0×10－9C ，直线MN 通过O 点，OM 的距离r ＝30 cm ，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 点的电场强度；(3)拿走q 后M 点的电场强度； (4)M 、N 两点的电场强度哪点大？1．有关电场强度的理解，下述说法正确的是( )A ．由E ＝Fq可知，电场强度E 跟放入的电荷q 所受的电场力成正比B ．当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度C ．由E ＝kq r2可知，在离点电荷很近，r 接近于零时，电场强度达无穷大 D ．电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关 知识点二 电场强度的叠加1．电场强度是矢量，当空间的电场由多个电荷共同产生时，计算空间某点的电场强度时，应先分析每个电荷单独在该点所产生的场强的大小和方向，再根据平行四边形定则求合场强的大小和方向。

2．比较大的带电体产生的电场，可以把带电体分解为若干小块，每一个小块看作一个点电荷，用电场叠加的方法计算。

【例2】 直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图所示。

M 、N 两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零。

静电力常量用k 表示。

若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( )A ．3kQ4a 2，沿y 轴正向B ．3kQ4a 2，沿y 轴负向C ．5kQ4a2，沿y 轴正向D ．5kQ4a2，沿y 轴负向2．如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q ，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a ，则正方形两条对角线交点处的电场强度( )A ．大小为42kQa 2，方向竖直向上B ．大小为22kQa2，方向竖直向上C ．大小为42kQa 2，方向竖直向下D ．大小为22kQa2，方向竖直向下 知识点三 对电场线的理解及应用1．点电荷的电场线(1)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，如图所示。

甲 乙(2)以点电荷为球心的球面上，电场线疏密相同，但方向不同，说明电场强度大小相等，但方向不同。

(3)同一条电场线上，电场强度方向相同，但大小不等。

实际上，点电荷形成的电场中，任意两点的电场强度都不同。

2．等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷电场线分布图连线上的场强大小O 点最小，从O 点沿连线向两边逐渐变大O 点为零，从O 点沿连线向两边逐渐变大中垂线上的场强大小 O 点最大，从O 点沿中垂线向两边逐渐变小O 点为零，从O 点沿中垂线向两边先变大后变小关于O 点对称的点A 与A ′、B 与B ′的场强 等大同向 等大反向3．电场线与带电粒子运动轨迹的关系 (1)电场线不是带电粒子的运动轨迹。

(2)同时具备以下条件时运动轨迹与电场线重合： ①电场线为直线；②带电粒子的初速度为零，或初速度沿电场线所在直线；③带电粒子只受电场力，或其他力的合力沿电场线所在直线。

(3)只在电场力作用下，以下两种情况带电粒子都做曲线运动，且运动轨迹与电场线不重合：①电场线为曲线；②电场线为直线时，带电粒子有初速度且与电场线不共线。

【例3】(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱，如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。

则( )甲乙A．B、C两点场强大小相等，方向相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O点场强最强D．B、O、C三点比较，O点场强最强【例4】(多选)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点运动到N点，以下说法正确的是( )A．粒子必定带正电荷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3．图中画了四个电场的电场线，其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷，图A中虚线是一个圆，图B中几条直线间距相等且互相平行，则在图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是( )A B C D4．一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的。

关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )A B C D1．(多选)如图是电场中某点的电场强度E及所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是( )A B C D2．下列关于电场线的说法正确的是( )A．电场中任何两条电场线都可以相交B．沿电场线的方向，电场强度逐渐减小C．电场线越密的地方电场强度越大D．电场线是带电粒子在电场中运动的轨迹3．在等边三角形ABC的顶点B和C处各放一个电荷量相等的点电荷时，测得A处的场强大小为E，方向与BC边平行且由B指向C，如图所示。

若拿走C处的点电荷，则下列关于A 处电场强度的说法正确的是( )A ．大小仍为E ，方向由A 指向B B ．大小仍为E ，方向由B 指向AC ．大小变为E2，方向不变D ．不能得出结论4．如图为真空中两点电荷A 、B 形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O 点为A 、B 电荷连线的中点，a 、b 为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是( )A ．A 、B 可能是带等量异号的正、负电荷 B ．A 、B 可能是带不等量的正电荷C ．a 、b 两点处无电场线，故其电场强度可能为零D ．同一试探电荷在a 、b 两点处所受电场力大小相等，方向一定相反。