电场力的性质(电场强度)
电场力的性质
电场力的性质一、电场强度 1．静电场（1）电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．（2）电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度（1）物理意义：表示电场的强弱和方向．（2）定义：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． （3）定义式：E ＝Fq．（4）标矢性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则． 二、电场线 1．定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小． 2．特点：（1）电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处； （2）电场线在电场中不相交；（3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大； （4）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向； （5）沿电场线方向电势逐渐降低； （6）电场线和等势面在相交处互相垂直． 3．几种典型电场的电场线（如图所示）．4．电场线与电荷运动的轨迹（1）电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合： ①电场线是直线．②电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行． （2）由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：①粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切． ②由电场线的疏密判断加速度大小．③由电场力做功的正负判断粒子动能的变化． 基础测试1．[对电场强度概念的理解]关于电场强度的概念，下列说法正确的是（ ）A ．由E ＝Fq可知，某电场的场强E 与q 成反比，与F 成正比B ．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C ．电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D ．电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零2．[对电场线概念的理解]以下关于电场和电场线的说法中正确的是（ ）A ．电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅能在空间相交，也能相切B ．在电场中，凡是电场线通过的点，场强不为零，不画电场线区域内的点场强为零C ．同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大D ．电场线是人们假想的，用以表示电场的强弱和方向，客观上并不存在3．[电场强度的矢量合成]如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°．电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点电场强度的大小变为E 2．E 1与E 2之比为 （ ）A ．1∶2B ．2∶1C ．2∶ 3D ．4∶ 34．[带电粒子在电场中的运动分析]实线为三条方向未知的电场线，从电场中的M 点以相同的速度飞出a 、b 两个带电粒子，a 、b 的运动轨迹如图中的虚线所示（a 、b 只受电场力作用），则（ ）A ．a 一定带正电，b 一定带负电B ．电场力对a 做正功，对b 做负功C ．a 的速度将减小，b 的速度将增大D ．a 的加速度将减小，b 的加速度将增大考点一 电场强度的叠加与计算 1．场强的公式三个公式⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧E ＝F q ⎩⎪⎨⎪⎧ 适用于任何电场与检验电荷是否存在无关E ＝kQr 2⎩⎪⎨⎪⎧ 适用于点电荷产生的电场Q 为场源电荷的电荷量E ＝U d ⎩⎪⎨⎪⎧适用于匀强电场U 为两点间的电势差，d 为沿电场方向两点间的距离2．电场的叠加（1）电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和．（2）运算法则：平行四边形定则．例1如图所示，分别在A 、B 两点放置点电荷Q 1＝＋2×10－14C 和Q 2＝－2×10－14C．在AB 的垂直平分线上有一点C ，且AB ＝AC ＝BC ＝6×10－2m ．求：（1）C 点的场强；（2）如果有一个电子静止在C 点，它所受的库仑力的大小和方向如何?突破训练1 如图所示，在水平向右、大小为E 的匀强电场中，在O 点固定一电荷量为Q 的正电荷，A 、B 、C 、D 为以O 为圆心、半径为r 的同一圆周上的四点，B 、D 连线与电场线平行，A 、C 连线与电场线垂直．则（ ）A ．A 点的场强大小为E2＋k 2Q 2r4B ．B 点的场强大小为E －k Qr 2C ．D 点的场强大小不可能为0D ．A 、C 两点的场强相同突破训练2 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．如图所示，在半球面AB 上均匀分布正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R ，CD 为通过半球顶点与球心O 的直线，在直线上有M 、N 两点，OM ＝ON ＝2R ．已知M 点的场强大小为E ，则N 点的场强大小为 （ ） A ．kq2R 2－EB ．kq4R 2 C ．kq4R2－ED ．kq4R 2＋E 考点二 两个等量点电荷电场的分布等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较例2 如图所示，两个带等量负电荷的小球A 、B （可视为点电荷），被固定在光滑的绝缘水平面上，P 、N 是小球A 、B 连线的水平中垂线上的两点，且PO ＝ON ．现将一个电荷量很小的带正电的小球C （可视为质点）由P 点静止释放，在小球C 向N 点运动的过程中，下列关于小球C 的说法可能正确的是 （ ）A ．速度先增大，再减小B ．速度一直增大C ．加速度先增大再减小，过O 点后，加速度先减小再增大D．加速度先减小，再增大突破训练2如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷＋Q和－Q．直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线MN的交点．a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点．下列说法中正确的是（）A．a点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小B．a点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大C．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小D．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大1．基本思路2．运动情况反映受力情况（1）物体静止（保持）：F合＝0．（2）做直线运动①匀速直线运动，F合＝0．②变速直线运动：F合≠0，且F合与速度方向总是一致．（3）做曲线运动：F合≠0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧．（4）F合与v的夹角为α，加速运动：0°≤α<90°；减速运动：90°<α≤180°．（5）匀变速运动：F合＝恒量．例4如图所示，一根长为L＝1.5 m的光滑绝缘细直杆MN竖直固定在电场强度大小为E＝1.0×105 N/C、与水平方向成θ＝30°角的斜向上的匀强电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，带电荷量为Q＝＋4.5×10－6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，带电荷量为q＝＋1.0×10－6C，质量为m＝1.0×10－2kg．现将小球B从杆的N 端由静止释放，小球B开始运动．（静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，g＝10 m/s2）（1）求小球B开始运动时的加速度a；（2）当小球B的速度最大时，求小球距M端的高度h1；（3）若小球B从N端运动到距M端的高度为h2＝0.61 m时，速度v＝1.0 m/s，求此过程中小球B电势能的改变量ΔE p．突破训练4 如图所示，在真空中一条竖直向下的电场线上有a 、b 两点．一带电质点在a 处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b 点时速度恰好为零．则下列说法正确的是 （ ） A ．该带电质点一定带正电荷 B ．该带电质点一定带负电荷C ．a 点的电场强度大于b 点的电场强度D ．质点在b 点所受到的合力一定为零例3如图所示，光滑绝缘的水平桌面上，固定着一个带电量为＋Q 的小球P ，带电量分别为－q 和＋2q 的小球M 和N ，由绝缘细杆相连，静止在桌面上，P 与M 相距L ，P 、M 和N 视为点电荷，下列说法正确的是 （ ） A ．M 与N 的距离大于LB ．P 、M 和N 在同一直线上C ．在P 产生的电场中，M ，N 处的电势相同D ．M 、N 及细杆组成的系统所受合外力为零突破训练3 如图所示，两个质量均为m ，带电荷量均为＋q 的小球A 、B ，一个固定在O 点的正下方L 处，另一个用长为L 的细线悬挂在O 点，静止时，细线与竖直方向的夹角为60°，以下说法不正确的是 （ ）A ．O 点处的电场强度的大小为3kqL 2B ．A 在B 处产生的电场强度大小为kqL 2C ．细线上的拉力为3kq 2L2D ．B 球所受A 球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上1．对于由点电荷Q 产生的电场，下列说法正确的是 （ ）A ．电场强度的定义式仍成立，即E ＝FQ ，式中的Q 就是产生电场的点电荷B ．在真空中，电场强度的表达式为E ＝kQr 2，式中Q 就是产生电场的点电荷C ．在真空中，电场强度的表达式E ＝kqr 2，式中q 是检验电荷D ．以上说法都不对 答案 B2．（2013·新课标全国卷Ⅱ）如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a 、b 和c 分别位于边长为l 的正三角形的三个顶点上；a 、b 带正电，电荷量均为q ，c 带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k ．若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为 （ ）A B C ． 23kq l D ．3．一带电粒子只在电场力作用下从A 运动到B ，轨迹如图中虚线所示，由此可知 （ ）A ．粒子带正电B ．粒子的加速度不断减小C ．粒子在A 点的动能比B 点大D ．B 点的场强比A 点的小4．如图所示，空间存在着强度E ＝2.5×102N/C ，方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L ＝0.5m 的绝缘细线，一端固定在O 点，另一端拴着质量m ＝0.5kg 、电荷量q ＝4×10－2C 的小球．现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．取g ＝10m/s 2．求：（1）小球的电性；（2）细线能承受的最大拉力；（3）当小球继续运动后与O 点水平方向距离为L 时，小球距O 点的高度． 答案 （1）正电 （2）15N （3）0.625 m►题组1 电场强度的概念及计算、电场线1．下列关于电场强度的两个表达式E ＝F /q 和E ＝kQ /r 2的叙述，正确的是（ ）A ．E ＝F /q 是电场强度的定义式，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电荷量B ．E ＝F /q 是电场强度的定义式，F 是放入电场中电荷所受的电场力，q 是放入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场C ．E ＝kQ /r 2是点电荷场强的计算式，Q 是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场D ．从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式F ＝k q 1q 2r 2，式kq 2r 2是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大小，而kq 1r2是点电荷q 1产生的电场在q 2处场强的大小2．如图所示，真空中O 点有一点电荷，在它产生的电场中有a 、b 两点，a 点的场强大小为E a ，方向与ab 连线成60°角，b 点的场强大小为E b ，方向与ab 连线成30°角．关于a 、b 两点场强大小E a 、E b 的关系，以下结论正确的是 （ ）A ．E a ＝33E bB ．E a ＝13E bC ．E a ＝3E bD ．E a ＝3E b3．如图甲所示，在x 轴上有一个点电荷Q （图中未画出），O 、A 、B 为轴上三点，放在A 、B 两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示，则 （ ）A ．A 点的电场强度大小为2×103 N/CB ．B 点的电场强度大小为2×103 N/C C ．点电荷Q 在A 、B 之间D ．点电荷Q 在A 、O 之间4．某静电场中的电场线方向不确定，分布如图所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，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 ．粒子必定带正电荷B ．该静电场一定是孤立正电荷产生的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 点的速度小于它在N 点的速度 ►题组2 电场强度的矢量合成问题5．如图所示，a 、b 两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q 和－Q ，c 是线段ab 的中点，d 是ac 的中点，e 是ab 的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d 、c 、e 点，它所受的电场力分别为F d 、F c 、F e ，则下列说法中正确的是（ ）A ．F d 、F c 、F e 的方向都是水平向右B ．F d 、F c 的方向水平向右，F e 的方向竖直向上C ．F d 、F e 的方向水平向右，F c ＝0D ．F d 、F c 、F e 的大小都相等6．如图所示，A 、B 、C 、D 、E 是半径为r 的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A 点处的电荷量为－q 外，其余各点处的电荷量均为＋q ，则圆心O 处（ ）A ．场强大小为kqr 2，方向沿OA 方向B ．场强大小为kqr 2，方向沿AO 方向C ．场强大小为2kqr 2，方向沿OA 方向D ．场强大小为2kqr2，方向沿AO 方向7．在电场强度为E 的匀强电场中，取O 点为圆心，r 为半径作一圆周，在O 点固定一电荷量为＋Q 的点电荷，a 、b 、c 、d 为相互垂直的两条直线和圆周的交点．当把一检验电荷＋q 放在d 点恰好平衡（如图所示，不计重力）．问： （1）匀强电场电场强度E 的大小、方向如何？（2）检验电荷＋q 放在点c 时，受力Fc 的大小、方向如何？ （3）检验电荷＋q 放在点b 时，受力F b 的大小、方向如何？ 答案 （1）k Qr2 方向沿db 方向（2）2k Qqr 2 方向与ac 成45°角斜向左下（3）2k Qqr2 方向沿db 方向►题组3 应用动力学和功能观点分析带电体的运动问题8．在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀强电场，其电场线分布如图7所示．有一带负电的微粒，从上边区域沿平行电场线方向以速度v 0匀速下落，并进入下边区域（该区域的电场足够广），在如图所示的速度—时间图像中，符合粒子在电场内运动情况的是（以v 0方向为正方向）（ ）9．一根长为l 的丝线吊着一质量为m ，带电荷量为q 的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为竖直向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响（重力加速度为g ，cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6），求：（1）匀强电场的电场强度的大小； （2）小球经过最低点时丝线的拉力． 答案 （1）3mg 4q （2）4920mg10．如图所示，绝缘光滑水平轨道AB 的B 端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC 平滑连接，圆弧的半径R ＝0.40 m ．在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E ＝1.0×104 N/C ．现有一质量m ＝0.10 kg 的带电体（可视为质点）放在水平轨道上与B 端距离s ＝1.0 m 的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C 端时，速度恰好为零．已知带电体所带电荷量q ＝8.0×10－5 C ，取g ＝10 m/s 2，求：（1）带电体运动到圆弧形轨道的B 端时对圆弧轨道的压力；（2）带电体沿圆弧形轨道从B 端运动到C 端的过程中，摩擦力做的功． 答案 （1）5.0 N ，方向竖直向下 （2）－0.72 J。
电场力的性质
7.2 电场力的性质概念梳理： 一、静电场1．电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．2．电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用． 二、电场强度1．物理意义：表示电场的大小和方向．2．定义：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． 3．定义式：E ＝q F .4．单位：N/C 或V/m .5．矢量性：电场强度是矢量，正电荷受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．6.决定因素：电场强度决定于电场本身，与检验电荷q 无关. 三、真空中点电荷的电场强度 1．公式：E ＝k Qr2.2．方向：正电荷电场中某点的场强方向沿该点与电荷连线并背离电荷，负电荷电场中某点的场强方向沿该点与电荷连线并指向电荷． 四、匀强电场如果电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫匀强电场． 五、电场线1．定义：为了直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使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．性质：(1)始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)； (2)任何两条电场线都不能相交； (3)电场线与等势面处处垂直； (4)由高电势指向低电势．考点一 电场强度1．对三个电场强度公式E ＝q F 、E ＝k Q r 2和E ＝Ud 的正确理解表达式比较 E ＝q FE ＝k Q r 2E ＝U d公式意义 电场强度的 定义式 真空中点电荷的 电场强度的决定式 匀强电场E 与U 的关系式 适用条件 一切电场 ①真空；②点电荷 匀强电场 比较决定因素 电场本身决定，与q 无关场源电荷Q 和场源电荷到该点的距离r 共同决定 电场本身决定相同点矢量，1 N/C ＝1 V/m注意针对电场中某点的电场强度，公式E ＝qF 只是电场强度的定义式而非决定式，q 是引入的试探电荷，E 与q 无关，不能说E 与F 成正比、E 与q 成反比，电场中某点的场强和放入的试探电荷无关，是由电场本身的性质决定的．孤立点电荷Q 的电场中，E ＝kQr 2是电场的决定式，可以说E 与Q 成正比、E 与r 2成反比．E ＝U d表达式中d 是沿电场线方向上的距离,不能说E 与U 成正比、E 与d 成反比．2.场强叠加原理和应用(1)当空间有几个点电荷同时存在时，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强就是各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．(2)场强是矢量，遵守矢量合成的平行四边形定则，注意只有同时作用在同一区域的电场才能叠加．(3)电场中某点处的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点的点电荷q 无关，它决定于形成电场的电荷(源电荷)及空间位置，电场中每一点对应的电场强度与放入该点的电荷无关．【例1】点电荷A 电量为Q ，在其电场中的P 点放置另一电量为q 的点电荷B ，下面关于P 点的场强的判断正确的是( ) A .若将A 的电量加倍，则P 的场强加倍 B .若将B 的电量加倍，则P 的场强加倍 C .若改变A 的电性，则P 的场强反向 D .若改变B 的电性，则P 的场强反向【练习】如图所示，一带电荷量为q的金属球，固定在绝缘的支架上，这时球外P点的电场强度为E0.当把一电荷量也是q的点电荷放在P点时，测得点电荷的受到的静电力为F1；当把电荷量为aq的点电荷放在P点时，测得这个点电荷的受到的静电力为F2，则在国际单位制中( )A.F1的数值等于qE0B. F2的数值等于aF1C. a比1小得越多，F2的数值越接近aqE0D. a比1小得越多，F2的数值越接近aF1【例2】如图所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和方向．【练习】如图所示，带电荷量为＋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__________________．(静电力常量为k)【例3】ab是长为l的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示．ab 上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2．则以下说法正确的是( )A.两处的电场方向相同，E1＞E2B.两处的电场方向相反，E1＞E2C.两处的电场方向相同，E1＜E2D.两处的电场方向相反，E1＜E2【练习】如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称．要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷＋Q，则该点电荷＋Q应放在()A．A点B．B点C．C点D．D点考点二电场线几种典型电场的电场线分布1．等量同种和异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较比较项目等量同种电荷等量异种电荷在连线上最小交点O处的场强为零在中垂线上最大向外先增大向外逐渐减小由O沿中垂线向外场强的变化后减小关于O点对称的两点A与A′，等大、反向等大、同向B与B′场强的关系2.电场线与带电粒子运动轨迹的关系一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合：(1)电场线为直线；(2)电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行．【例1】法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法中正确的是()A．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量B．a、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量D．a、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量【练习】法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是( )A．a、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量B．a、b为异种电荷，a的电荷量等于b的电荷量C．a、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量D．a、b为同种电荷，a的电荷量等于b的电荷量【例2】如图所示，正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中哪一个( )【练习】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。
电场强度
q表示引入电场的检验(或 Q表示产生电场的点 试探)电荷的电荷量 电荷的电荷量 E用F与q的比值来表示， E不仅用Q、r来表示， 但E大小与F、q大小无关 且E∝Q，E∝
• (2)对公式E＝kQ/r2的理解 • ① r→0 时 ， E→∞ 是 错 误 的 ， 因 为 已 失 去 了 “点电荷”这一前提． • ②在以Q为中心，以r为半径的球面上，各点的 场强大小相等，但方向不同，在点电荷Q的电 场中不存在场强相等的两点．
• (2)等量同种电荷与等量异种电荷连线的中 垂线上的电场分布及特点
比较项目
连线中点O处的场强 由O沿中垂线向外场 强的变化 关于O点对称的两点 A与A′，B与B′场 强的关系
等量同种点电荷
为零
等量异种点电荷
在中垂线上最大
先增大后减小
逐渐减小
等大、反向
等大、同向
•
• • • •
如右图所示，一电子沿等量异种电荷连线 的中垂线由A－O－B匀速飞过，电子重力不计， 若其只受两个力，则电子所受除了电场力以外 的另一个力的大小，方向变化情况是( ) A．先变大后变小，方向水平向左 B．先变大后变小，方向水平向右 C．先变小后变大，方向水平向左 D．先变小后变大，方向水平向右
•
在电场中某处放入电荷量为－4.0×10－9 C的点电
荷时，它受到的电场力的大小为3.0×10－4 N，方向
水平向右．求该处电场强度的大小和方向．如果把这
个点电荷移走，该处的电场强度大小是多少？
解析： 由电场强度的定义式得：
－
4 F 3.0×10 4 E＝ q ＝ N/C，该处电场强度大小 －9 N/C＝7.5×10 4.0×10
电场强度
• 一、电场 • 1．电场：电场是在 电荷周围 存在的一种特殊物质 ，是传递电荷间相互作用的． 静止 • 2．静电场： 电荷周围的电场称为静电场． • 3．性质： • 电场的基本性质是对 放入其中的电荷有力的作用 ， 无论电荷静止或运动．
电场力的性质-电场强度
四.电场线 为形象描述电场而引入的 假想曲线.
几种典型的电场线
1、孤立点电荷周围电场的电场线
2、等量的异号电荷产生的电场的电场线
3、等量的同号电荷产生的电场的电场线
4、匀强电场的电场线：平行等距的直线
5、点电荷与带电平板的电场线分布
电场线的特点
（1）电场线的疏密表示场强的强弱；电 场线上每一点的切线方向表示该点的场 强方向. （2）电场线从正电荷出发到负电荷终止. •或者从正电荷出发终止于无穷远处； •或者从无穷远处出发终止于负电荷.
（3）电场线不能相交,也不能相切； 更不能认为是电荷在电场中的运动轨迹.
（4）顺着电场线的方向电势逐渐降 低,而且降落得最快； （5）电场线与等势面处处垂直.
【高考佐证 2】 (2010· 新课标全国卷)静电 除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器． 某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属 板，图 3 中直线 ab 为该收尘板的横截面． 工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分 图 3 布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运 动， 最后落在收尘板上． 若用粗黑曲线表示原来静止于 P 点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列 4 幅图中可能正确 的是(忽略重力和空气阻力) ( )
【高考佐证 1】 (2009· 海南)如图 1 所 示，两等量异号的点电荷相距为 2a. M 与两点电荷共线，N 位于两点电 荷连线的中垂线上，两点电荷连线 中点到 M 和 N 的距离都为 L，且 L≫a.略去(a/L)n(n≥2)项的贡献，则 两点电荷的合电场在 M 和 N 点的强度 A．大小之比为 2，方向相反 B．大小之比为 1，方向相反 C．大小均与 a 成正比，方向相反 D．大小均与 L 的平方成反比，方向相互垂直 ( ) 图 1
电场强度ppt
用场的观点分析电荷A和B间的相互作用：
A B
电荷
电场
电荷
二、电场强度
1、定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。 2、公式：
F E= q
电场力：F=Eq
3、单位：牛每库，符号是N/C。
4、物理意义：描述该点电场强弱和方向，也是描述电场的力的 性质的物理量。 5、大小决定因素：由电场本身决定，与q、F无关。 6、方向：规定正电荷所受的电场力的方向为电场强度的方向。 思考：负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向有什么关系？
7：正检验电荷q在电场中P点处开始向Q点作减速运 动，且运动的加速度值越来越小（重力不计），则可 以确定它所处的电场可能是：（ C ）
P
Q
P
Q
P
Q
P
Q
A
B
C
D
8：如图，是静电场的一部分电场线的分布，下列说 法正确的是：（ B ） A、这个电场只能是负电荷的电场 B、点电荷q在A、B两处受到的电场力FB>FA C、点电荷q在A、B两处的加速度大小，aA>aB （不计重力） D、负电荷在B点处受到的电场力方向沿B点切 线方向
F
a b a b q
A
B
12、在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B， 相距20 cm，q1为4×10-8 C，q2为－8×10-8 C。则 在AB连线上A点的外侧离A 点20 cm处的D点场强大 小、方向如何? 4.5×103 N/C，方向由D指向A。
4．答： （1）B点电场最强，C点电场最弱。 （2）各点的电场强度方向如左图。 （3）一个带负电的点电荷放在A、 B、C 上，它所受电场力的方向如右 图所示。
9.2电场和电场强度
Qq 1 F er 2 40 r
则点电荷Q在P点的电场强度 为
P F r q E
q ：检验电荷
＋Q：场源电荷
F Q 1 E e 2 r q 40 r
：＋Q指向P 点的单位矢量。
er
6
9.2 电场强度
第九章 静电场
二、点电荷的电场强度计算
Q Q 1 1 r E e 3 2 r 40 r 40 r
x
1 dl er 2 4π 0 r
17
z
问题：如何积分？注意这是矢量积分。
9.2 电场强度
第九章 静电场
方法：利用均匀带电体产生的电场具有对称性，将矢量 积分转为非矢量积分。 解：电荷元dq的对P 点处的电场强度为
dq
1 dq dE e 2 r 4 0 r
与dq对称的电荷元dq′ 对P点处的电场强度为
q
dl
er
r
P
dE
16
9.2 电场强度
第九章 静电场
例9-4：一均匀带电细圆环半径为R，带电量为q，求： 圆环轴线上一点P处的场强。 分析：将带电细圆环微分，每一微元dl带电量为dq，其 在轴线上一点P处的场强分布特点？
q R
y dq dl r
o
q ( ) 2π R
x
P
dE
1
1
就电场中一点而言， q0所受的电场力F与q0的大 小有关；但F与q0的比值， 则与q0无关，为一不变的矢 量。
A
+q
D
E4
+q E3 C F3
+Q
－q F4 +q F2 B E2
5
9.2 电场强度
电场力的性质
大小 （1）定义式：E=F/q
（2）决定式： E=kQ/r2 （3）匀强电场：E =U/d
大小（1）定义式：E=F/q 比值定义法特点： ①普遍适用 ②与F、q无关，不能说正比和反比 ③数值上等于单位--------F E
q
F
（2）决定式： E=kQ/r2 条 件：点电荷 Q: 场源电荷
第1讲 电场力的性质
（第二课时） 学习要求： 1、了解电场的定义和基本性质 2、掌握电场强度的定义及叠加方法 3、掌握电场线的特点及其应用
一、电场 四、
1、客观存在：
存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用 的一种特殊物质．非分子态
2、基本性质：
对放入其中的电荷有力的作用
3、电场强度：
描述电场力的性质的物理量 方向（规定）： 正电荷在电场中某点所受静电力的方向为 该点电场强度的方向.
1 江苏卷]下列选项中的各 圆环 小试身手 [2013· 4 大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分 1 布，各 圆环间彼此绝缘．坐标原点 O 处电场强度最 4 大的是( )
1 解析 设所带电荷量为 q 的 圆环在 O 点处产生的场强大小 4 为 E0，根据对称性可得四种情况下，O 点处的场强大小分别为 EA＝E0、EB＝ 2E0、EC＝E0、ED＝0，B 项正确． 答案 B
小试身手 A、B 是一条电场线上的两个点， 一带负电的粒子仅在电场力作用下以一 定的初速度从 A 点沿电场线运动到 B 点， 其速度 v 和时间 t 的关系图象如图甲所示． 则此电场的电场线分布可能是下图中的( A )
【解析】由图象可知，粒子做加速度增大的减速 运动，故从 A 到 B：(1)电场强度应逐渐变大，电场线 逐渐变密；(2)负电荷所受电场力的方向与电场线的方 向相反．所以，带负电的粒子是顺电场线方向运动， 而且是由电场线疏处到达密处．
电场强度和电场力
电场强度和电场力一、电场：（1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场.（2）基本性质：——电场具有力和能的特征。
①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.二、电场强度(E )：①定义：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．用E 表示。
公式：E=F/q （适用于所有电场）单位：N/C②方向性：物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同．电场中某一点处的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点电荷q 无关，它决定于电场的源电荷及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关.三、点电荷周围的电场、电场强度的叠加（1）点电荷周围的电场①大小：E=kQ/r 2 （只适用于真空中点电荷的电场）②方向：如果是正电荷，E 的方向就是沿着QP 的连线并背离Q ；如果是负电荷：E 的方向就是沿着PQ 的连线并指向Q ．（2）电场强度的叠加原理：某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．可以证明：在一个半径为R 的均匀球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，即：球外各点的电场强度为E=kQ/r 2四、电场线（1）电场线：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的方向。
（2）电场线的基本性质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)各种点电荷电场线的分布情况。
电场的力的性质
1.(多选)如图6－2－4所示，A、B、 C、D、E、F、G、H分别为圆的直径与 圆的交点，且直径AB、CD、EF、GH 把圆周等分成八份．现在A、B两点分别 放等量异种点电荷．对于圆周上的各点， 其中电场强度相同的两点是( )AC A．C和D B．E和H
C．G和H
D．E和G
2.(多选)(2010·盐城调研)如图6－2－5所示， 两个等量同种点电荷分别固定于光滑绝缘水平 面上A、B两点．一个带电粒子由静止释放，仅 受电场力作用，沿着AB中垂线从C点运动到D 点(C、D是关于AB对称的两点)．下列关于粒子 运动的v－t图象中可能正确的是( CD )
3.(多选)如图6－2－6所示，把一个带电小球A 固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放 置带电小球B.现给B一个沿垂直AB方向的速度v0 ， 下列说法中正确的是( BC ) A．若A、B为异性电荷，B球一定做圆周运动 B．若A、B为异性电荷，B球可能做圆周运动 C．若A、B为同性电荷，B球一定做远离A的 变加速曲线运动
A 带电粒子在电场中运动，如只受电场力作 用，其加速度方向一定与电场线方向相同 B 带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场 线重合 C 带电粒子只受电场力作用，由静止开始运 动，其运动轨迹一定与电场线重合 D 带电粒子在电场中运动轨迹可能与电场线 重合
几种常见的电场线：
（1）点电荷场 （2）匀强电场
六、知识小结
两种电荷
库仓定律 电荷守恒定律 公式 适用条件
力的性质
电场 能的性质
电场强度
电场线 电势 等势面
电场力
电势能
直观描述
二、描述电场的性质的物理量——电场 强度和电势 1、电场：电荷周围存在的一种特殊物质， 它会对放入其中的电荷产生力的作用， 并使其具有能量，电荷间的相互作用是 通过电场来实现的。
电场力的性质(含答案)
1专题 电场力的性质【考情分析】1.能解释静电感应现象，会利用电荷守恒定律解答有关静电问题。
2.掌握库仑定律，会利用平衡条件或牛顿第二定律解答电荷平衡或运动问题。
3.电场强度的叠加问题4.电场线的理解与应用 【重点知识梳理】知识点一、点电荷 电荷守恒定律 库仑定律 1．点电荷 元电荷(1)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响可以忽略不计时，可以将带电体视为点电荷。
点电荷是一种理想化模型。
(2)元电荷：把最小的电荷量叫做元电荷，用e 表示，e ＝1.60×10－19C 。
所有带电体的电荷量或者等于e ，或者等于e 的整数倍。
2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创生，也不能消失，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
(2)物体的带电方式：⎭⎪⎬⎪⎫摩擦起电接触带电感应起电――→实质电子转移，电荷重新分配，遵循电荷守恒定律。
(3)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带相同电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。
23．库仑定律(1)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：F ＝k q 1q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫静电力常量。
(3)适用条件：真空中静止的点电荷。
【方法技巧】应用库仑定律的三条提醒(1)作用力的方向判断根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向。
(2)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律，大小相等、方向相反。
(3)库仑力存在极大值，在两带电体的间距及电荷量之和一定的条件下，当q 1＝q 2时，F 最大。
知识点二、静电场 电场强度 电场线 1．静电场(1)定义：静电场是客观存在于电荷周围的一种物质。
电场强度
匀强电场 等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场－ － － － 点电荷与带电平板+孤立点电荷周围的电场 电场的力的性质电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用，电荷放入电场后就具有电势能。
1．电场强度电场强度E 是描述电场的力的性质的物理量。
（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
q FE = ①这是电场强度的定义式，适用于任何电场。
②其中的q 为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。
③电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。
（2）点电荷周围的场强公式是：2r kQE =，其中Q 是产生该电场的电荷，叫场电荷。
（3）匀强电场的场强公式是：d UE =，其中d 是沿电场线方向上的距离。
【例1】 图中边长为a 的正三角形ABC 的三点顶点分别固定三个点电荷+q 、+q 、-q ，求该三角形中心O 点处的场强大小和方向。
+9Q 【例2】 如图，在x 轴上的x = -1和x =1两点分别固定电荷量为- 4Q 和的点电荷。
求：x 轴上合场强为零的点的坐标。
并求在x = -3点处的合场强方向。
2．电场线要牢记以下6种常见的电场的电场线注意电场线的特点和电场线与等势面间的关系：①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。
②电场线互不相交。
E BE AE C-5 -3 -1 1-4Q +9Q【例3】 如图所示，在等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由A 点沿直线移到O 点，再沿直线由O 点移到c 点。
在该过程中，检验电荷所受的电场力大小和方向如何改变？其电势能又如何改变？针对练习1．电场强度E 的定义式为E=F /q ，根据此式，下列说法中正确的是①此式只适用于点电荷产生的电场 ②式中q 是放入电场中的点电荷的电荷量，F 是该点电荷在电场中某点受到的电场力，E 是该点的电场强度 ③式中q 是产生电场的点电荷的电荷量，F 是放在电场中的点电荷受到的电场力，E 是电场强度 ④在库仑定律的表达式F =kq 1q 2/r 2中，可以把kq 2/r 2看作是点电荷q 2产生的电场在点电荷q 1处的场强大小，也可以把kq 1/r 2看作是点电荷q 1产生的电场在点电荷q 2处的场强大小A ．只有①②B ．只有①③C 、只有②④D ．只有③④ 2．一个检验电荷q 在电场中某点受到的电场力为F ，以及这点的电场强度为E ，图中能正确反映q 、E 、F 三者关系的是3．处在如图所示的四种电场中P 点的带电粒子，由静止释放后只受电场力作用，其加速度一定变大的是4．如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A →O →B 匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是A 、先变大后变小，方向水平向左B ．先变大后变小，方向水平向右C ．先变小后变大，方向水平向左D ．先变小后变大，方向水平向右5．如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况．一带电粒子在电+ －a O c场中运动的轨迹如图中虚线所示．若不考虑其他力，则下列判断中正确的是A ．若粒子是从A 运动到B ，则粒子带正电；若粒子是从B 运动到A ，则粒子带负电B 、不论粒子是从A 运动到B ，还是从B 运动到A ，粒子必带负电C 、若粒子是从B 运动到A ，则其加速度减小D ．若粒子是从B 运动到A ，则其速度减小6．如图所示，一根长为2 m 的绝缘细管AB 被置于匀强电场E 中，其A 、B 两端正好处于电场的左右边界上，倾角α=37°,电场强度E =103 V/m ，方向竖直向下，管内有一个带负电的小球，重G =10-3 N,电荷量q =2×10-6 C ，从A 点由静止开始运动，已知小球与管壁的动摩擦因数为0．5，则小球从B 点射出时的速度是（取g =10 m/s 2；sin37°=0.6，cos37°=0.8）A ．2 m/sB ．3 m/sC 、22m/sD ．23m/s7．在图所示的竖直向下的匀强电场中，用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O 做圆周运动，下列说法正确的是 ①带电小球有可能做匀速率圆周运动 ②带电小球有可能做变速率圆周运动 ③带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小④带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小A ．②B ．①②C ．①②③D 、①②④8．质量为m 的带正电小球A 悬挂在绝缘细线上，且处在场强为E 的匀强电场中，当小球A 静止时，细线与竖直方向成30°角，已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电量应为A ．E m g 33B ． E m g 3C ．E mg 2D 、Emg 2 9．带负电的两个点电荷A 、B 固定在相距10 cm 的地方，如果将第三个点电荷C 放在AB 连线间距A 为2 cm 的地方，C 恰好静止不动，则A 、B 两个点电荷的电荷量之比为_______．AB 之间距A 为2 cm 处的电场强度E=_______．10．有一水平方向的匀强电场，场强大小为9×103 N/C ，在电场内作一半径为10 cm 的圆，圆周上取A 、B 两点，如图所示，连线AO 沿E 方向，BO ⊥AO ，另在圆心O 处放一电荷量为10-8 C 的正电荷，则A 处的场强大小为______；B 处的场强大小和方向为_______．11．在场强为E ，方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m 的带电小球，电荷量分别为+2q 和-q ，两小球用长为L 的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O 点处于平衡状态，如图所示，重力加速度为g ，则细绳对悬点O 的作用力大小为_______．12．长为L 的平行金属板，板间形成匀强电场，一个带电为+q ，质量为m 的带电粒子，以初速度v 0紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与下板成30°角，如图所示，则：（1）粒子末速度的大小为_______；（2）匀强电场的场强为_______；（3）两板间的距离d 为_______．13．如图所示，在正点电荷Q 的电场中，A 点处的电场强度为81 N/C ，C 点处的电场强度为16 N/C ，B 点是在A 、C 连线上距离A 点为五分之一AC 长度处，且A 、B 、C 在一条直线上，则B 点处的电场强度为多大?14．在一高为h 的绝缘光滑水平桌面上，有一个带电量为+q 、质量为m 的带电小球静止，小球到桌子右边缘的距离为s ，突然在空间中施加一个水平向右的匀强电场E ，且qE = 2 mg ，如图所示，求：（1）小球经多长时间落地？（2）小球落地时的速度．15．如图所示，一半径为R 的绝缘圆形轨道竖直放置，圆轨道最低点与一条水平轨道相连，轨道都是光滑的．轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，场强为E ．从水平轨道上的A 点由静止释放一质量为m 的带正电的小球，为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动，求释放点A 距圆轨道最低点B 的距离s ．已知小球受到的电场力大小等于小球重力的43倍．。
2.1探究电场的力的性质电场强度
等量同种点电荷的 电场线
特点： （1）两点电荷连线中点O 处的E=0 （2）两点电荷连线中点O 处附近的电场线稀疏，但 E不为零 （3）两点电荷连线中点O 沿中垂面到无限远，电场 线先变密后变疏，即E先 变大后变小
等量异种点电荷的电场线
特点： （1）两个点电荷连线上 各点场强方向从正电荷 指向负电荷 （2）两个点电荷连线上 场强先变小后变大 （3）两个点电荷连线的 中垂面上，电场线方向 均相同 在中垂线上，与两 点电荷连线的中点O等距 离的各点场强相等
四.电场的叠加
电场叠加原理：合电场E合是E1、E2为邻 边的平行四边形的对角线。
• • • • •
复习回顾 1、什么是电场？ 2、如何检验电场的存在？ 3、怎样来描述电场的强弱？ 4、电场的强弱与哪些因素有关？
标一标：画出场强的方向
ED . D EC . C
. A EA
+Q
. B
EB
思考
• 1、可以通过计算定量描述出带电体周围电 场的分布？ • 2、如何能够更形象的来描述某一带电体周 围电场的分布？
物体之间的相互作用，有的需要通过接触挤压；有的则不需要。
例如： •接触力:弹力和摩擦力等 •非接触力:万有引力（重力）,磁力，库仑力等
磁力的传递是通过磁 场，万有引力的传递是 通过万有引力场。
问题1 电荷之间的相互作用力是如何发生的？
19世纪30年代，法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生 的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给 予的。
B
B、无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场 中同一点来讲是不变的 C、电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的 电场力成正比
D、场强方向与检验电荷的极性有关
新教材高中物理 精品课件电场力的性质
方向。
Q
3.点电荷的电场：真空中距场源电荷 Q 为 r 处的场强大小为 E＝___kr_2__。
【自测1】 (2021·北京海淀区期末)关于电场强度，下列说法中正确的是( B )
A.若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为 0 B.真空中点电荷的电场强度公式 E＝kQr2表明，点电荷周围某点电场强度的大小， 与该点到场源电荷距离 r 的二次方成反比，在 r 减半的位置上，电场强度变为原
3.适用条件：__真__空__中的静止_点__电__荷___。 (1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公 式。 (2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷。
4.库仑力的方向 由 相 互 作 用 的 两 个 带 电 体 决 定 ， 即 同 种 电 荷 相 互 _排__斥___ ， 异 种 电 荷 相 互 _吸__引___。
电荷 Q，使得 P 点的电场强度为零。则 Q 的位置及电荷量
分别为 ( B )
2.电场强度的三个公式比较 三 公个 式EE＝＝kFqrQ2（（适适用用于于任点何电电荷场产）生的电场） E＝Ud （适用于匀强电场）
3.等量同种和异种点电荷的电场强度的比较
比较项目
等量异种点电荷
等量同种点电荷
电场线的分布图
连线上O点场强最小，指
连线中点O处的场强
为零
向负电荷一方
连线上的场强大小(从 沿连线先变小，再变大
三、电场、电场强度
1.电场
(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。 (2)基本性质：对放入其中的电荷有力__的__作__用____。
2.电场强度
(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的静电力与它的电荷量之比。
电场强度定义、电场力公式t
教学过程一、复习预习1、电场：启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，不以人的意识为转移，但能为人的意识所认识的物质属性．利用课本图14－5说明：电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用．电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用．（1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场.特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量.（2）基本性质：主要表现在以下几方面①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.可见，电场具有力和能的特征提出问题：同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？引出电场强度的概念：因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以靠成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向．2、电场强度(E)：由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。
且从小球受力情况可知，电场的强弱与小球带电和位置有关。
引出试探电荷和场源电荷----（1）关于试探电荷和场源电荷-（详见P）12注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响指出：虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱．实验表明：在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q 来表示电场的强弱．（2）电场强度①定义：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．用E表示。
第3节电场强度
要点一 电场 1．电场：电荷周围存在的一种特殊物质，它是物质 存在的一种形式．电荷间的相互作用是通过它们的电场 发生的． 2 ． 电场的基本性质： 对放入其中的电荷有力的作 用． 3．电场力：电场对电荷的作用力． 4．静电场：静止电荷周围产生的电场．
电场和实物的差别 电场是一种不同于实物的另一存在形式，它与实物 有许多差别. 例如：(1)实物所占据的空间不能再为另一实
(2) 比较大的带电体的电场，可把带电体分成若干小 块，每小块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算．
(3)均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度： Q E＝k 2，如图所示． r 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．
讲练 测 三维整合 · 物理 选修3-1(RJ)
点电荷 Q 产生的电场中有一 A点，现在在 A 点放上一电荷量为 q＝＋ 2×10－ 8 C的试探电荷，它受到 的静电力为7.2×10－5 N，方向水平向左，则：
(1) 点电荷 Q在 A点产生的场强大小为 E＝ ________ ，
方向________． (2)若在A点换上另一电荷量为q′＝－4×10－8 C的试探 电荷，此时点电荷Q在A点产生的场强大小为E＝ ________. 该试探电荷受到的静电力大小为 ________ ，方 向________．
讲练 测 三维整合 · 物理 选修3-1(RJ)
E＝kQ/r2 决定式 指明了点电荷场强大 小的决定因素 真空中点电荷的电场 Q 表示产生电场的点 电荷的电荷量 E 不仅用 Q、r 来表 1 示，且 E∝Q，E∝ 2 r
4.电场强度的叠加 (1) 叠加原理：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． 例如：图中P点的电场强度，等于＋Q1在该点产生的 电场强度E1与－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和．
电场力的性质
第六章 静电场第1节 电场力的性质(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。
(√) (2)点电荷和电场线都是客观存在的。
(×) (3)根据F ＝k q 1q 2r2，当r →0时，F →∞。
(×)(4)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。
(×)(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向。
(√) (6)真空中点电荷的电场强度表达式E ＝kQr 2中，Q 就是产生电场的点电荷。
(√)(7)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同。
(×) (8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向。
(×)(1)1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。
(2)1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。
(3)1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e 的电荷量，获得诺贝尔奖。
突破点(一) 库仑定律及库仑力作用下的平衡1．对库仑定律的两点理解(1)F ＝k q 1q 2r 2，r 指两点电荷间的距离。
对可视为点电荷的两个均匀带电球，r 为两球心间距。
(2)当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。
2．解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力。
具体步骤如下：3．“三个自由点电荷平衡”的问题(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。
(2)[典例] (多选)如图所示，把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点。
用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触，棒移开后将悬点O B 移到O A 点固定。
电场强度
连续带电体
E = ∫∫∫ d E ,
dq ∧ dE = r 2 4πε 0 r 1
注意
E = ∑ Ei
i
dq ∧ E = ∫∫∫ d E , d E = r 2 4πε 0 r 1
上式是矢量积分，具体计算时， 上式是矢量积分，具体计算时，要化成标 量积分 dq是什么 积分限如何确定？几重积分？ dq是什么？积分限如何确定？几重积分？ 是什么？ 由带电体的电荷分布决定
§2.电场强度 p72 1-8、9、10、12 电场强度
电场
库仑定律给出了两个点电荷相互作用的定量关系 问题：相互作用是如何传递的？ 问题：相互作用是如何传递的？
电荷 电荷
直接、 直接、瞬时 传递需要时间
电荷 电荷
超距作用 近距作用
两者争论由来已久
近代物理证明 电场传递相互作用
电 场
1.电荷产生电场：电荷之间的相互作用力依靠电场 电荷产生电场： 电荷产生电场 来传递。 来传递。 2.电场性质：是一种特殊的物质，具有物质性。 电场性质：是一种特殊的物质，具有物质性。 电场性质 （1）力的性质：对处于电场中的其他带电体有 ）力的性质： 作用力； 作用力； (2) 能量的性质：在电场中移动其他带电体时，电 能量的性质：在电场中移动其他带电体时， 场力对它作功。 场力对它作功。
r r f E = q
r E = Q 4π ε 0 r
2
Q r r
讨论 球对称
$ r
$ r
从源电荷指向场点
$ r
场强方向 正电荷受力方向
场强叠加原理
实际就是力的叠加原理
点电荷组在空间某点产生的电场等于各点电荷 单独存在时在该点产生的场的矢量和。 单独存在时在该点产生的场的矢量和。
电场 电场强度 ppt课件
D.场强方向与检验电荷的极性有关
当堂训练
2、电场中有一点 P，下列说法正确的是（ C ）
A．若放在 P 点的电荷的电荷量减半，则 P 点电场强度减半
B．若 P 点没有试探电荷，则 P 点的电场强度为零
C．P 点的电场强度越大，则同一电荷在 P 点所受的静电力越
大
D．P 点的电场强度方向为试探电荷在该点的受力方向
+Q2
因为电场强度是矢量，若几个点电荷同时存在，这时某点的电场强度，等
于各个点电荷在该点单独产生的电场强度的矢量和(遵循平行四边形定则)。
附：一个半径为R的均匀带电球体
Q
(或球壳)在外部产生的电场，与一个
r
位于球心的、电荷量相等的点电荷产
生的电场相同，球外各点的电场强度：
Q
r
Q
Ek 2
r
r>R，Q是整个球
向跟该点的场强E的方向相同。
-Q
负检验电荷在电场中某点所受静电力的方
向跟该点的场强E的方向相反。
F E
+q
E
-Q
F
-q
当堂训练
F
1.电场强度的定义式为 E ，则（ B ）
q
A.它只适用于点电荷产生的电场
B.无论检验电荷的q值如何变化，F与q的比值对电场中同一点来讲是
不变的
C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比
得E =
场源电荷电荷量
到场源电荷的距离
2.场强方向：
正点电荷电场方向背离电荷
负点电荷电场方向指向电荷
思考：同一球面上的场强相同吗?
思考
如果以Q为中心作一个球面，各处的电场强度相同么？
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第2课时
电场力的性质—— 电场强度
第2课时 电场力的性质
一、电场——电荷周围存在的一种物质，传递电荷间 相互作用的媒体； （1）电场的产生 静止的电荷激发的电场——静电场（空间各点的电场 强度不随时间变化、场源电荷）； 变化的磁场激发的电场——电磁场 （2）电场的性质——对放人其中的电荷产生力的作用； (3)常见的场——重力场、电场、磁场
题组扣点
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第2课时 电场力的性质
（4）、电场强度的叠加——遵守平行四边行定则
+
A
-q
q
想一想：与两点电荷距离均 为r的位置其分布形状怎样？
B
题组扣点
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对称法求电场强度
第2课时 电场力的性质
均匀带电球壳、均匀带电球体在球心处产生的电场具 有对称性，因此球心处电场强度为零；（分析球体外 的电场可以看做电荷集中在球心的点电荷）
3、电场线与运动轨迹的考察
第2课时 电场力的性质
（1）电场力指向轨迹的凹侧（根据轨迹可判断电场 力方向、电荷电性）； 轨迹切线方向表示速度方向； ——根据电场力的方向与速度方向之间的夹角判断电 场力做功情况； （2）电场线的疏密表示场强的大小即加速度大小；
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第2课时 电场力的性质
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第2课时 电场力的性质
（3）对此定义式的理解: E F q
①适用任何电场；②与检验电荷q无关；③公式只反映了E 与F 和q的数值关系。
点电荷激发的场强:
E
k
Q r2
E是由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r所决定，与是
否有检验电荷无关。
匀强电场的场强： E=U/d
此公式只适用匀强电场；注意式中的d为两点间沿电场 方向的距离。
连线上 场强大小
中垂线上 场强方向
关先减于小中后点小增大为对，零称中的点处两最 点方场向由中强 相点大 反指小向无相穷同远、
先关减于小最中后小增但点大不对，为中零点处 称 强的相与两同中垂点线场垂直
中垂线上 先增大后减小，存在最大 一直减小中点处最大
场强大小
位置
题组扣点
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典例分析：均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆 心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=L， 试求P点的场强？
设想将圆环等分为n个小段， 当n相当大时，每一小段都可 以看做点电荷；
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4、转换法求电场强度
第2课时 电场力的性质
根据静电平衡状态下导体的特点即E=0，将求解感应电荷在导体 内某点的场强问题，转换为求解场源电荷在该点的场强问题．
四、带电体的力电综合问题分析
题组扣点
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第2课时 电场力的性质
3．如图 11 所示，可视为质点的三物块 A、B、 C 放在倾角为 30°的固定斜面上，物块与斜面 间的动摩擦因数μ＝2453，A 与 B 紧靠在一起， C 紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为 mA＝0．60 kg，mB＝0．30 kg，mC＝0．50 kg， 其中 A 不带电，B、C 均带正电，且 qC＝1． 0×10－5 C，开始时三个物块均能保持静止且 与斜面间均无摩擦力作用，B、C 间相距 L＝1． 0 m．现给 A 施加一平行于斜面向上的力 F， 使 A 在斜面上做加速度 a＝1．0 m/s2 的匀加 速直线运动，假定斜面足够长．已知静电力常
选取哪个或哪些物 体为研究对象？
A、B刚分离时A、B 之间的弹力如何？
量 k＝9．0×109 N·m2/C2，g＝10 m/s2．求：
(1)B 物块的带电量 qB； (2)A、B 运动多长距离后开始分离．
B与C的距离差即为B运 动的位移，怎么计算分 离时B与C的距离？
题组扣点
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第2课时 电场力的性质
补偿法求电场强度
题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型，比如说模型A， 这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立 另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个 完整的标准模型，这样求解模型A的问题就变为求解一个完整 的标准模型与模型B的差值问题．
静电平衡——导体处于电场中导体的电荷没有定性移 动的状态；
（1）导体内部电场场强处处为零； （2）导体表面和内部各点电势相等； （3）导体内部没有电荷，电荷只分布在外表明（注 意尖端）；
（4）应用——静电屏蔽
题组扣点
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第2课时 电场力的性质
三、电场线——定性描述电场强度
典例分析：用长为l的金属丝弯成半径为r的圆弧，但在 A、B之间留有宽度为d的间隙，且d<<r，将电量为Q的 正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心处的电场强度？
题组扣点
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微元法求电场强度
第2课时 电场力的性质
将研究对象分割成许多微小的单元，或从研究对象上选取某一 “微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的 量为常量、容易确定的量;
1、电场线的切线方向为该点的场强方向； 电场线的疏密表示场强的大小；
2、要牢记以下6种常见的电场的电场线
以点电荷为球心的同一球面 上场强大小相同、方向不同
场强处处相同
题组扣点
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比较项目
电场线 图示
等量同种点电荷
第2课时 电场力的性质
等量异种点电荷
连线上场 由正点电荷指向中点 由正电荷指向负点电荷 强方向
题组扣点
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第2课时 电场力的性质
二、电场力的性质 —— 电场强度
（1）定义： 放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷 量的比值，叫做这一点的电场强度（比值定义）；
定义式: E F q
（2）方向:规定正电荷在该点的受力方向；
类比——定义重力场强度、磁场强度
题组扣点