2024届高考物理一轮复习讲义：9.3 电场及电场强度

9.3 电场及电场强度 要点一.电场 1.电场 1.定义 电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间相互作用的特殊物质. 2.基本性质 对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，这种力叫电场力.电场具有能量. 2.试探电荷与场源电荷 1.试探电荷（检验电荷）： 用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，也叫检验电荷.这种电荷必须电量很小、体积很小. 4.场源电荷 被检验的电场是由电荷Q激发的，则电荷Q被称为场源电荷或源电荷. 要点二. 电场强度 1.电场强度 1. 物理意义 电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，反映了电场力的特性. 2.定义 在电场中放一个检验电荷，它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度，简称场强. 定义式： 单位：：N/C或V/m. 3.电场强度的特点 矢量性：正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向. 唯一性：某点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关. 叠加性：几个点电荷在空间同时产生电场，合场强是各场源电荷所产生场强的矢量和. 2. 计算电场强度的3中方式 公式 适用条件 特点 定义式 E＝ 任何电场 某点的场强为确定值，大小及方向与F及q无关 决定式 E＝ 真空中的点电荷的电场 某点的场强E由场源电荷Q和该点到场源电荷的距离r决定 关系式 E＝ 匀强电场 d是沿电场方向的距离 要点三.电场线 1、电场线的意义 电场线是形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，曲线的疏密表示电场的强弱. 注意： ①电场线是假想曲线，不是实际存在的线. ②没有电场线通过的位置不一定就没有电场存在. ③电场线并不是带电粒子在电场中的运动轨迹. 2、电场线的特点 ①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向 ②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强) ③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远，它不封闭，也不在无电荷处中断 ④任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切) 3、常见电场的电场线分布 1. 正点电荷 图样：发散状 特点： 1.越靠近点电荷，电场线越密， E越大 2.以场源电荷为圆心为半径的圆周上的各点，E的大小相同，方向不同 2. 负点电荷 图样：会聚状 特点： 1.越靠近点电荷，电场线越密， E越大 2.以场源电荷为圆心为半径的圆周上的各点，E的大小相同，方向不同 3. 等量同号电荷 图样：势不两立（相斥状） 特点： 1.电荷连线的中点处电场强度E=0 2.电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线 3.关于中点O对称的各点，E等大反向，EC=ED。 3. 等量异号电荷 图样：手拉手（相吸状） 特点： 1.电荷的连线上的电场的方向是由正电荷指向负电荷 2.电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直 3.关于中点O对称的各点，E等大同向，EC=ED。 4.匀强电场 图样：等间距（平行状） 特点： 电场强度处处大小相等，方向相同。 4.电线的应用 (1)判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反。 (2)判断电场强度的大小(定性)——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速度的大小。 (3)判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向。 (4)判断等势面的疏密——电场越强的地方，等差等势面越密集；电场越弱的地方，等差等势面越稀疏。 5.电场线与带电粒子运动轨迹的关系 1.直线运动 只受电场力，且粒子初速度为0或者与电场线方向相同 2.曲线运动 1.先利用合外力指向运动轨迹凹侧来判断受力方向 2.在根据电性判断电场线方向。正电荷受力为电场线方向，负电荷为电场线反方向。 要点三.匀强电场 定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场. 特点：电场线是间隔相等的平行直线. 常见的匀强电场：两等大、正对的，带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场. 要点四.电场的叠加 1.点电荷电场强度的叠加 叠加原理： 如果场源是多个点电荷，实际场强等于各个点电荷产生场强的矢量和。 合成法则： 2.非点电荷电场强度的叠加 1.微元法 将带电体分成许多电荷元，每个电荷元可看成点电荷，先求出每个电荷元的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。求解均匀带电圆环、带电平面、带电直杆等在某点产生的场强问题，可应用微元法。 2.补偿法 当所给带电体不是一个完整的规则物体时(例如有缺口的带电圆环、半球面等)，通过补偿使其成为规则形状，求出规则物体的场强，再减去补偿部分产生的场