(讲义)第1章 3.静电场 电场强度和电场线-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

3．静电场　电场强度和电场线 学习任务 1．知道电场与电场强度的概念，知道检验电荷及电场强度的定义和矢量性，了解电场线。 2．掌握电场强度公式及点电荷的电场强度公式，会应用其进行有关的计算，理解电场线的概念特点。 3．通过探究电场强度公式和模拟电场线的分布，体验科学假想的可靠性。 4．体会电场与客观事物一样是客观存在的，通过模拟电场线，激发科学探索的兴趣和求知欲。 一、静电场 1．电场：电荷在它周围空间产生电场，场是物质存在的一种形态。 2．电场力：电场对电荷的作用力，电荷与电荷之间的相互作用力就是通过电场而发生的。 3．静电场：静止电荷周围产生的电场。 说明：电场与由实物粒子构成的物质一样，存在着相互作用，并且都具有能量。 二、电场强度 1．检验电荷：为研究电场的方便，引入一个电荷量和体积均充分小的电荷，可视为点电荷。 2．场源电荷：产生电场的带电体。 3．电场强度 (1)定义：在电场中某一位置的检验电荷所受电场力与电荷量的比表征了电场在该点的性质，把这个比称为该点的电场强度。简称场强，用E表示。 (2)定义式E＝。 (3)单位：牛每库，符号为N/C。 (4)方向：电场强度是矢量，它的方向就是位于该点的正电荷受力的方向。 注意：(1)电场强度方向跟负电荷受力方向相反。 (2)E＝是比值定义式，E的大小与q无关。 (3)点电荷的电场强度E＝，Q指场源电荷。 三、电场线 1．定义：电场线是为了形象地描述电场引入的一种曲线，它每一点的切线方向都与该点的场强方向一致。 2．特点 (1)电场线起始于正电荷，终止于负电荷或无穷远处；或者起始于无穷远处，终止于负电荷。 (2)在没有电荷的地方，电场线不能中断。 (3)任意两条电场线不能相交，因为同一位置电场强度的方向只能有一个。 (4)电场线疏密反映了不同位置场强的大小。 3．匀强电场 (1)定义：各点场强的大小和方向都相同。 (2)电场线特点：匀强电场的电场线是相互平行且间距相等的直线。 (3)实例：彼此靠近的带等量异种电荷的平行金属板之间(除边缘外)的电场是匀强电场。 说明：电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电场强度的方向与试探电荷所受电场力的方向可能相同，也可能相反。 (√) (2)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。 (×) (3)公式E＝与E＝k中q与Q含义不同。 (√) (4)在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场。 (√) 2．(多选)关于电场，下列说法正确的是(　　) A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B．电场是一种物质，它与其他物质一样，不依赖我们的感觉而客观存在 C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用 D．电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中 ABC　[电荷周围存在着电场，电场对电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场而产生的，A、C正确；电场是一种特殊的物质，在真空中、导体中都能存在，B正确，D错误。] 3．真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为(　　) A．3∶1　　　B．1∶3　　　C．9∶1　　　D．1∶9 C　[由库仑定律F＝k和电场强度公式E＝可知，点电荷在某点产生电场的电场强度E＝k，电场强度大小与该点到场源电荷的距离的二次方成反比，则EA∶EB＝r∶r＝9∶1，故选项C正确。] 在空间中有一电场，把一电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F。①若把电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？②若把电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？③能否用电荷受到的静电力来描述电场的强弱？④电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？ 提示：①2F　②nF　③不能　④F与q的比值为定值 考点1　电场强度的理解和计算 1．电场的性质 (1)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。 (2)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。 2．E＝与E＝k的比较 公式 E＝ E＝k 本质区别 定义式 决定式 适用范围 一切电场 真空中点电荷的电场 Q或q的意义 q表示引入电场的电荷(试探电荷)的电荷量 Q表示产生电场的点电荷(场源电荷)的电荷量 关系 E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q的大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝ 【典例1】　在真空中O点放