电场强度及电场线

电场强度及电场线

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电场强度及电场线

教学目标:

1：知道电荷周围存在磁场，理解检验电荷的概念，电场强度的概念

2：掌握点电荷的电场强度公式和电场分布

3：理解电场线的概念，画法，能够从其中得出放入其中的点电荷所受的电场力

重难点：场的概念，电场强度的概念。

预习案:

本节主要讨论电场线匀强电场。

１．为了直观的描述电场，英国物理学家提出了用电场线描述电场的方法。

２．如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟该点的方向一致，这样的曲线就叫做电场线。电场线起始于电荷，终止于电荷；电场线不也不；任意两条电场线不；电场线密集的地方电场，电场线稀疏的地方电场。

３．在电场的某一区域内，如果各点的场强都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场。匀强电场中的电场线是分布的直线。

４．导体内在电场力作用下重新分布，使导体两端出现的现象叫静电感应。导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态（此时导体中的自由电荷受到的力达到平衡）叫做。导体处于静电平衡状态时其内部场强；电荷只分布在导体的，导体内部没有；电场线导体的表面。（参考答案：自由电荷、等量异种电荷、静电平衡、处处为零、外表面、净电荷、处处垂直于

例 1 如图1-3-11，考察电场中的A 、B 、C 三个点的电场强度。先画出单位正电荷在这三个点所受的力的方向；然后从大到小，排列力的大小。

解析 正试探电荷所受电场力的方向就是电场 方向。单位正电荷在A 、B 两点的受力方向如图1-3-12所示。因为C 点是两场源电荷的连线的中点，所以试探电荷在C 点受力等于零。单位正电荷在A 、B 、C 三点的受力大小关系是F A >F B >F C 。

拓展 根据两等量正点电荷的电场线分布图，试判断两等量正点电荷的连线的垂直平分线上的电场强度的方向如何？ 例2下列关于电场线的论述正确的是（ ）

A ．电场线方向就是正试探电荷的运动方向

B ．电场线是直线的地方是匀强电场

C ．只要初速为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动

D ．画有电场线的地方有电场，未画电场线的地方不一定无电场

解析 电场线的方向为电场方向，即正电荷所受电场力的方向；电场线是直线的电场不一定就是匀强电场，如孤立点电荷的电场；电荷能否沿电场线运动取决于电荷的初速是否为零、电荷的初速方向如何、电荷受不受电场力以外的其它力作用、电场线是直线还是曲线等因素。故只有D 选项正确。

拓展（１）仔细观察课本图1.3-6和1.3-7，指出哪些电场中的电场线都是直线？哪些

电场中的电场线有直线？（２）在什么条件下电荷的运动轨迹和电场线是重合的？

例3 如图1-3-13所示，一个带正电的小球

F A

F B

图

图

A 错误!

B ．． 图

从金属球壳的

小孔放入球内但不跟球壳内壁接触。图中画出了球外电场的一 条电场线，此时该电场线的方向如何？用手触摸一下球壳，再 将球壳内的带电小球取出，则此时该电场线的方向又如何？ 解析 原来不带电的金属空心球壳处于正电荷的电场中， 发生静电感应，静电平衡时球壳的内壁带负电，外壁带正电，因而球外电场线的方向应由B 指向A ；若用手接触一下球壳，则球壳外表面的正电荷全部消失，再将正电荷取出，此时球壳内壁原来的感应负电荷将全部分布于球壳外表面，再次达到静电平衡时，球壳内部场强处处为零，外部电场线方向由A 指向B 。 拓展 手接触球壳，相当于将球壳接地，故球壳外表面的正电荷全部消失，但是球壳内表面的负电荷却被小球所带的正电荷吸引住了，不会因球壳接地而减少。此时若将正电荷从球壳中取出，则球壳内壁原来的感应负电荷由于彼此排斥而将全部分布到球壳外表面。

例4 如图1-3-14所示，在真空中有两个点电荷A 和B ，电量分别为-Q 和

＋2Q ，它们相距为l ，如果在两点电荷连线的中点O 有一个半径为r （２

r

解析 先求点电荷A 、B 在O 点产生的场强，E ０＝

２kQ ／(l /2)2

+kQ/(l /2)2

=12kQ /l 2

，方向沿AB 连线指向A 。静电平衡后，球壳内部场强处处为零，说明感应电荷在O 点产生的场

强E ’与E 0大小相等，方向相反。即 E ’＝-E 0＝-12kQ/l 2

，负号表示感应电荷的电场方向与E 0相反。（沿AB 连线指向B ） 拓展 导体处于静电平衡状态时，其内部场强处处为零。结合本例来说，就是在导体内部任意一点处，感应电荷产生的场强与引起静电感应的电荷（即A 、B 两处的电荷）产生的场强等大反向，

． ．-Q +2 A B 图

O

合场强为零。

巩固案：

1.下列关于电场线的说法中，不正确的是( )

A.电场线是电场中实际存在的线

B.在复杂电场中的电场线是可以相交的

C.沿电场线方向，场强必定越来越小

D.电场线越密的地方.同一试探电荷所受的电场力越大

2.把质量为m的正点电荷q从电场中某点静止释放，不计重力，

下列说法正确的是( )

A.该电荷一定由电场线疏处向电场线密处运动

B.点电荷的运动轨迹必定与电场线重合

C.点电荷的速度方向必定和通过点的电场线的切线方向一致

D.点电荷的加速度方向必定和通过点的电场线的切线方向一致

3.在如1-3-15图所示的电场中的P点放置一正电荷，使其从静

止开始运动，其中加速

度逐渐增大的是图中的( )

图

4.如图1-3-16甲所示，AB是一点电荷电场中的电场线，图

1-3-16乙是放在电场线上a、b处的检验电荷所受电场力大

小与所带电荷量大小间的函数关系图象，由此可判定( ) 图