第九章 第三节 电场 电场强度-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）

第3节　电场 电场强度

知识点归纳

知识点一、电场与电荷

1．电场：

(1)概念：电荷周围存在着的一种特殊物质。

(2)静电场：静止电荷产生的电场。

(3)性质：对放入电场中的电荷有力的作用。

2．两个电荷的概念：

(1)场源电荷：激发电场的电荷称为场源电荷。任何电荷均能激发电场。

(2)检验(试探)电荷：用来探测电场是否存在或研究电场的性质的电荷称为检验电荷，检验电荷的特点是所带的电荷量必须尽可能小。

知识点二、电场强度

1．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度。

2．公式：E＝，q为放入电场中某点的试探电荷的电荷量，F为电场对试探电荷的静电力．用比值法定义物理量是物理学中常用的方法，如速度、加速度、角速度、功率等．

3．单位：牛/库，符号N/C，另一单位伏每米，符号V/m。

4．方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向相反。

5．物理意义：描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷的电荷量及其受到的静电力大小无关。

6．E＝与E＝k两个公式的比较

知识点三、点电荷的电场、电场强度的叠加

1．点电荷的电场：

①公式：E＝k，Q为真空中的点电荷的带电荷量，r为该点到点电荷Q的距离。

②方向：若以Q为圆心，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内。

③特点：如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。

④适用条件：真空中的点电荷。

2．电场强度的叠加：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。即电场的作用是可以相互叠加的。

知识点四、点电荷、等量同种(异种)电荷电场线的分布情况和特殊位置场强的对比

1．点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图所示)

(1)离点电荷越近，电场线越密集，场强越强．

(2)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．等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图所示)

(1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．

(2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂面(线)上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)．

(3)在中垂面(线)上的电荷受到的静电力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时静电力不做功．

3．等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图所示)

(1)两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线．

(2)中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．

(3)两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)．

(4)在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱．

4．匀强电场中电场线分布特点(如图所示)

电场线是平行、等间距的直线，电场方向与电场线平行．

5．等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上的电场强度

(1)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零．因无限远处场强E∞＝0，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值．

(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.

典例分析

一、场强的公式

【例1】 下列说法中，正确的是(　　)

A．在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度都相同

B．E＝k仅适用于真空中点电荷形成的电场

C．电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的静电力的方向

D．电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关

解析　因为电场强度是矢量，有方向，故A错误；E＝k仅适用于真空中点电荷形成的电场，B正确；电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的静电力的方向，C错误；电场中某点的场强仅由电场本身决定，与试探电荷无关，故D正确．

答案　BD