9.3 电场 电场强度 2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教版2019必修第三册)

9.3 电场 电场强度 学习目标 1．知道电荷间相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质。 2．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 3．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算。 4．能识别常见电场的电场线特征，理解匀强电场的定义及电场线分布特征。 重点：理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。 难点：电场强度概念的建立和理解。 知识点一、电场 1．概念：电荷周围存在的一种特殊物质。带电体间的相互作用是通过周围的电场发生的。 2．静电场：是静止的电荷产生的电场。 3．基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。 4．对电场的理解 （1）场与分子、原子组成的实物一样具有能量和速度，它是物质存在的一种特殊形式。 （2）场与实物是物质存在的两种不同形式。 （3）电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场。 （4）电荷间的相互作用是通过电场发生的。 知识点二、电场强度 1．试探电荷（检验电荷）：用来检测电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，是研究电场的工具。 2．场源电荷：激发或产生我们正在研究的电场的电荷，是电场的来源。 3．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＝ 单位：牛/库，符号N/C。 （3）方向：规定为正电荷在该点受的电场力的方向。 （4）物理意义：电场强度是反映电场本身力的性质，其大小表示电场的强弱。 4．对电场强度的理解 （1）电场强度反映了电场的力的性质。 （2）唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性（形成电场的电荷及空间位置）决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。 （3）矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。 【特别提醒】（1）试探电荷是一种理想化模型，它是电荷量和尺寸都充分小的点电荷，点电荷不一定能做试探电荷。（2）和已经学过的其他矢量一样，比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小、方向两个要素。 【题1】关于电场，下列叙述正确的是 A．以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同 B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大 C．电场中某点放入试探电荷q，该点的场强E＝，取走q后，该点场强不变 D．电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大 【答案】C 【解析】场强是矢量，不仅有大小，而且有方向，以点电荷Q为圆心，半径为r的球面上，场强的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A错误。在正电荷和负电荷周围确定场强的方法相同，用试探电荷q放到被考察点，q所受的电场力为F，那么E＝F/q。由此可见，何处场强大，何处场强小，与电荷的正负并没有什么关系，故B也错误。电场强度E是电场的性质，试探电荷是用来体现这一性质的“工具”，就像用温度计测量水的温度一样，温度计插入水中，水的温度就由温度计显示出来，取走温度计，水的温度仍然如此，不会消失，故C正确。E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q来决定的。在电场中某一点放入一试探电荷q，那么q越大，F越大，而F/q这一比值却不变，故D错误。 【题2】如图是电场中某点的电场强度E与放在该点处的检验电荷q及所受电场力F之间的函数关系图象，其中正确的是 【答案】AD 【解析】电场强度E应由场源电荷和该点的空间位置决定，与试探电荷q无关，故选项A正确；当电场强度确定时，电场力F＝qE∝q，故选项D亦正确。 【题3】在真空中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点放一个试探电荷q＝－1.0×10－10 C，如图所示。求： （1）q在M点受到的作用力；（2）M点的电场强度；（3）拿走q后M点的电场强度；（4）M、N两点的电场强度哪点大？ 【答案】（1）1.0×10－8 N，方向沿MO指向Q （2）100 N/C （3）100 N/C （4）M点 【解析】根据题意，Q是场源电荷，q为试探电荷，为了方便，只用电荷量的绝对值计算。力和电场强度的方向可通过电荷的正、负判断。 （1）电荷q在电场中M点所受到的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FM＝k＝9.0×109× 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）解法一：M点的电场强度EM＝＝1.0×10－8/（1.0×10－10） N/C＝100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向与正电荷所受静电力的方向相同。 解法二：将