高考物理学霸复习讲义静电场-第三部分 电场强度

一、电场

1．电场的概念

19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为电荷间的作用不是超距的，而是通过场来传递。

电场是存在于电荷周围，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。虽然看不见摸不着也无法称量，但电场是客观存在的，只要电荷存在它周围就存在电场。

2．电场具有能量和动量。

3．电场力

电场对放入其中的电荷（不管是运动的还是静止的）有力的作用，称为电场力。

4．静电场

静止的电荷周围存在的电场称为静电场（运动的电荷或变化的磁场产生的电场称为涡旋电场）。

二、电场强度

1．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强。单位：N/C或V/m

2．公式：E=F

q

，这是电场强度的定义式，适用于一切电场

3．方向：规定正电荷所受电场力的方向为该点的场强方向，负电荷所受电场力的方向与该点的场强方向相反。

第三部分电场强度

4．物理意义：描述该处电场的强弱和方向，是描述电场力的性质的物理量，场强是矢量。

★特别提示：电场强度是电场本身的属性，与放在电场中的电荷无关，不能根据定义式就说E与F成正比、与q成反比。

三、常见电场的电场强度

1．点电荷电场

E=F

q

，F=

2

kQq

r

，故E=

2

kQ

r

，与场源点电荷距离越大，电场强度越小，正点电荷形成的电场方向从场

源点电荷指向外，负点电荷形成的电场方向指向场源点电荷。

2．匀强电场

电场强度处处大小相等、方向相同

四、电场线

1．概念：为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的强弱。

2．电场线特点

（1）电场线是人们为了研究电场而假想出来的，实际电场中并不存在。

（2）静电场的电场线总是从正电荷（或无穷远处）出发，到负电荷（或无穷远处）终止，不是闭合曲线。这一点要与涡旋电场的电场线以及磁感线区别。

（3）电场中的电场线永不相交。

（4）电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹，也不能确定电荷的速度方向。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力和初速度共同决定的。只有当电场线为直线，初速度为零或初速度方向与电场线平行且仅受电场力作用时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合。

（5）电场线的切线方向表示该点场强的方向，疏密表示该点场强的大小，同一电场中电场线越密的地方场强越大，没有画出电场线的地方不一定没有电场。

（6）电场线并不只存在于纸面上而是分布于整个立体空间。

五、常见电场的电场线

1．孤立点电荷的电场

离点电荷越近，电场线越密，场强越大；在点电荷形成的电场中，不存在场强相等的点；若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同。

2．匀强电场

匀强电场中的电场线是等距的平行线，平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两极板间（除边缘）的电场就是匀强电场。

3．等量异种点电荷的电场

（1）两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场方向场强先变小再变大。

（2）两点电荷连线的中垂面上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且与中垂面垂直。

（3）在两点电荷连线的中垂面上，与两点电荷连线的中点O等距离的各点场强相等。

（4）从两点电荷连线中点O沿中垂面到无限远处，电场强度一直变小。

4．等量同种点电荷的电场

（1）两点电荷连线中点O处场强为0，此处无场强。

（2）在两点电荷连线的中垂面上，电场线在中垂面上，电场方向指向负点电荷连线中点或远离正点电荷连线中点。

（3）从两点电荷连线中点O沿中垂面到无限远处，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小。

5．点电荷与无限大导体平板间的电场

等效于等量异种点电荷电场的一半。

六、电场叠加问题

1．电场强度的特性：

（1）矢量性：电场强度是表示电场力的性质的物理量。有关计算按矢量相加的法则进行。

（2）惟一性：电场中某一点的电场强度是惟一的，它的大小和方向与放入该点的电荷无关，它决定于形成电场的电荷（场源电荷）及空间位置。

（3）叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在

时在该点所产生的场强的矢量和。

2．分析电场的叠加问题的一般步骤是：

（1）确定分析计算的空间位置；

（2）分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向；

（3）依次利用平行四边形定则求出矢量和。

3．电场强度的求解方法：

（1）一般方法的矢量合成。

（2）根据存在的平衡条件，先求电场力，再求电场强度。

（3）由常见电场的对称性及电荷对称分布时电场具有的对称性来求解。若带电体（整体电荷分布）的对称性较低时，可以采用增补、删减、分解、隔离的方法使带电体的形状具有高度对称性或可看作点电荷等简单的模型，再分别分析各部分产生的电场，最后进行矢量的计算。

【典例1】下列说法中正确的是

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，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西

C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用

D．电场强度的定义式E=F

q

中，F是放入电场中的试探电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量

【答案】ABC

【解析】电荷在其周围产生电场，A正确；电场是一种特殊的物质，实物和场是物质存在的两种不同

形式，B正确；电荷间的相互作用是通过电场产生的，C正确；在电场强度的定义式E=F

q

中，F是试探电

荷所受的力，q是放入电场中的试探电荷的电荷量，D错误。

【考点】电场、电场力、电场强度

【典例2】如图所示的四种电场中均有a、b两点，其中a、b两点的电场强度相同的是

A．甲图中与点电荷等距的a、b两点

B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点

C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点

D．丁图中匀强电场中的a、b两点

【答案】BD