第01章 第03节 电场强度-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-1）

[目标定位]　1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种物质形态.2.知道电场强度的概念和定义式，并会进行有关的计算.3.理解点电荷的电场强度及叠加原理.4.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布． 一、电场和电场强度 [来源:Z.xx.k.Com] 1．电场 (1)概念：存在于电荷周围的一种特殊的物质，由电荷产生．场和实物是物质存在的两种不同形式． (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．电荷之间通过电场发生相互作用． (3)静电场：静止的电荷产生的电场． 2．电场强度 (1)试探电荷：放入电场中探测电场性质的电荷，满足： ①电荷量应足够小．②线度足够小． (2)电场强度 ①定义：在电场中同一点的点电荷所受电场力的大小与它的电荷量的比值叫做该点的电场强度，简称场强． ②物理意义：表示电场的强弱和方向． ③定义式：E＝，单位为牛(顿)每库(仑)，符号为N/C． ④方向：电场强度的方向与正电荷所受静电力的方向相同，与负电荷所受静电力方向相反． 3．匀强电场：如果电场中各点的场强大小和方向都相同，这种电场叫做匀强电场． 例1　A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的试探电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则(　　) A．若在A点换上－q，A点场强方向发生变化 B．若在A点换上电荷量为2q的试探电荷，A点的场强将变为2E C．若在A点移去电荷q，A点的场强变为零 D．A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关 解析　电场强度E＝是通过比值定义法得出的，其大小及方向与试探电荷无关；故放入任何电荷时电场强度的方向和大小均不变，故选项A、B、C错误，D正确． 答案　D 例2　真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30 cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10 C，如图1所示．求： 图1 (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． 解析　(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FM＝k N ＝ ＝1.0×10－8 N．因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q. (2)M点的场强EM＝ N/C＝100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷所受电场力的方向相同． ＝ (3)在M点拿走试探电荷q，有的同学说M点的场强EM＝0，这是错误的．其原因在于不懂得场强是反映电场的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关．故M点的场强仍为100 N/C，方向沿OM连线背离Q. 答案　(1)大小为1.0×10－8 N　方向沿MO指向Q (2)大小为100 N/C　方向沿OM连线背离Q (3)大小为100 N/C　方向沿OM连线背离Q 总结提升 (1)公式E＝是电场强度的定义式，不是决定式．其中q是试探电荷的电荷量． (2)电场强度E的大小和方向只由电场本身决定，与是否放入的试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关． 二、点电荷的电场　电场的叠加原理 1．真空中点电荷周围的场强 (1)大小：E＝k． (2)方向：Q为正电荷时，E的方向由点电荷指向无穷远；Q为负电荷时，E的方向由无穷远指向点电荷．[来源:学_科_网Z_X_X_K] 2．电场的叠加原理：如果在空间中同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理． 【深度思考】 公式E＝有什么区别？与E＝k 答案　公式E＝来度量，但与F、q无关．其中q是试探电荷． 是电场强度的定义式，适用于任何电场，E可以用 公式E＝k是点电荷场强的决定式，仅适用于真空中点电荷的电场强度求解，Q是场源电荷，E与Q成正比，与r2成反比． 例3　(多选)真空中距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个带电荷量为q(q≪Q)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为(　　) A. D．k C．k B. 解析　E＝中Q指的是场源电荷，故B、D正确．中q指的是试探电荷，E＝ 答案　BD 例4　如图2所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则： 图2 (1)两点电荷连线的中点O的场强多大？ (2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？ 解析　求解方法是分别求出＋Q和－Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理求出合场强． (1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，由A指向B.A、B两点电荷在O点产生的电场强度 EA＝EB＝. ＝ 故O点的合场强为EO＝2EA＝，方向由A指向B. 　[来源:Zxxk.C