9.3 电场 电场强度-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019必修第三册）

第九章 静电场及其应用 第三节 电场 电场强度 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 (1)知道电荷间相互作用是通过电场实现的，知道场是物质存在的形式之一。 (2)知道电场强度的概念、公式。 (3)知道点电荷形成的电场的电场强度的表达式。 科学思维 (1)会计算多个点电荷形成的电场的电场强度。 (2)会用电场线描述电场。 科学探究 (1)通过类比与实验模拟的方法建立电场的概念。 (2)了解几种典型电场的电场线。 科学态度与责任 体会用虚拟的图线描述抽象物理概念的思想方法，激发学习物理的求知欲。 知识点一 　电场 1.电场的产生：电荷的周围存在着由它产生的电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物质。 2.基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。 3.电荷间的相互作用： 电荷之间是通过电场发生相互作用的。 4.静电场：静止电荷产生的电场。 注：电场是一种看不见、摸不着，但是客观存在的特殊物质,电荷周围一定存在电场，静止的电荷周围存在静电场,电场是电荷间相互作用的桥梁，电荷不直接接触就可以发生相互作用。 知识点二　电场强度 1.试探电荷：为研究源电荷电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。 2.场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷。 3.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值。 (2)定义式：E＝。 (3)单位：牛/库(N/C)。 (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 (5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。 注：电场中每一点的电场强度的大小和方向都是唯一确定的，由电场本身的性质决定，与试探电荷无关。 知识点三　　电场　电场强度的叠加 1.点电荷的电场 如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们之间的库仑力F＝k＝qk，所以电荷q处的电场强度E＝＝k。 (1)公式：E＝k。 (2)方向：若Q为正电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线背离Q；若Q为负电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向Q。 注：在计算式E＝k中，r→0时，电场强度E不可以认为无穷大。因为r→0时，电荷量为Q的物体就不能看成点电荷了。 2.电场强度的叠加 (1)电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫作电场强度的叠加。 例如，图中P点的电场强度，等于点电荷＋Q1在该点产生的电场强度E1与点电荷－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。 (2)如图所示，一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E＝k，式中的r是球心到该点的距离(r＞R)，Q为整个球体所带的电荷量。 球形带电体与点电荷的等效 3．匀强电场 (1)定义：电场强度的大小相等，方向相同的电场。 (2)实例：两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场。 知识点四 电场线 1.电场线：为了形象的描述电场，在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的方向一致。 2.电场线的特点 (1)电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 (2)任意两条电场线不相交。 (3)电场线的疏密表示电场的强弱；电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度的方向。 (4)电场线总是从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷，即电场线不闭合，在无电荷处不中断。 3.常见电场的电场线的特点 (1)点电荷的电场特点 项目 正点电荷的电场 负点电荷的电场 电场线分布图 电场线特点 电场线从正点电荷出发到无穷远处终止，“光芒四射”，呈发散状 电场线从无穷远处出发，终止于负点电荷，“众矢之的”，呈会聚状 电场强度特点 (1)离点电荷越近，电场线越密集，电场强度越大 (2)点电荷形成的电场中，不存在电场强度相同的点 (3)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上电场强度大小相等，方向各不相同 (2)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场比较 项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线 分布图 电荷连线上的电场强度 沿连线先变小后变大 O点最小，但不为零 O点为零 电荷连线的中垂线上的电场强度 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称位置(A与A′、B与B′、C与C′)的电场强度 等大同向 等大反向 (3)匀强电场的电场线 (a)因匀强电场中各点的场强大小相等、方向相同，故匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。 (b)带电粒子在匀强电场中受到恒定的静电