1、 第第3 3節(jié)節(jié)電場及其描述電場及其描述1 1. .電場及電場力電場及電場力凡是有電荷的地方凡是有電荷的地方, ,周圍就存在周圍就存在. .電場是一種客觀存在電場是一種客觀存在, ,是是存存在的一種形式在的一種形式. .如圖所示如圖所示, ,電荷電荷+q+q1 1在它的周圍產生一個電場在它的周圍產生一個電場, ,電荷電荷+q+q2 2受到的靜受到的靜電力是電力是產生的電場施加給它的產生的電場施加給它的. .電荷電荷+q+q2 2在它的周圍也產生一個電場在它的周圍也產生一個電場, ,電荷電荷+q+q1 1受到的靜電力是受到的靜電力是產生的電場施加的產生的電場施加的.電場對處于其中的電荷有力的作用

2、電場對處于其中的電荷有力的作用, ,這種力叫做這種力叫做 電場電場電荷電荷q1物質物質電荷電荷q2電場力電場力2.電場強度電場強度(1)試探電荷應滿足兩個條件試探電荷應滿足兩個條件,一是一是 應足夠小應足夠小,以免這個電荷的引入影以免這個電荷的引入影響將要研究的電場響將要研究的電場;二是這個電荷的二是這個電荷的必須足夠小必須足夠小,這樣才能確定電場中這樣才能確定電場中各點的性質各點的性質. (2)電場強度電場強度:在物理學中在物理學中,把放入電場中某點的電荷受到的把放入電場中某點的電荷受到的 與它的電與它的電荷量荷量q的比值的比值,叫做電場強度叫做電場強度,簡稱場強簡稱場強,用用E表示表示,

3、單位單位N/C. 場強是矢量場強是矢量.物理學中規(guī)定物理學中規(guī)定,電場中某點電場強度的方向跟電場中某點電場強度的方向跟在該點所受在該點所受電場力的方向相同電場力的方向相同. 電荷量電荷量線度線度電場力電場力F正電荷正電荷3.點電荷的電場與勻強電場點電荷的電場與勻強電場如圖所示如圖所示,點電荷點電荷(電荷量為電荷量為Q)電場中的電場中的P點的場強大小的表達式為點的場強大小的表達式為. 物理學中把物理學中把和和都處處相同的電場叫做勻強電場都處處相同的電場叫做勻強電場. 4.電場線電場線在電場中繪出一些曲線在電場中繪出一些曲線,曲線上任一點的電場強度方向就在該點的曲線上任一點的電場強度方向就在該點的

4、上上,這樣的曲線叫做電場線這樣的曲線叫做電場線. 電場線的電場線的可以大致表示電場強度的大小可以大致表示電場強度的大小.電場線越密的地方電場線越密的地方,電場強度電場強度越大越大;電場線越疏的地方電場線越疏的地方,電場強度越小電場強度越小.實驗只能模擬電場線的實驗只能模擬電場線的,電場電場線是為了形象地描述電場而假想的線是為了形象地描述電場而假想的,實際并不存在實際并不存在.電場線總是起自電場線總是起自_ ,止于負電荷止于負電荷(或無窮遠處或無窮遠處),不會在沒有電不會在沒有電荷的地方起始或終止荷的地方起始或終止. 分布分布切線方向切線方向疏密疏密正電荷正電荷(或無窮遠處或無窮遠處)大小大小方

5、向方向2.幾種特殊的電場線熟記五種特殊電場的電場線分布，如圖1所示.主題主題1:電場及電場力電場及電場力情景情景:生活中我們會感受到兩類力生活中我們會感受到兩類力:一類是接觸力一類是接觸力,如彈力和摩擦力如彈力和摩擦力;另一類另一類是非接觸力是非接觸力,如重力、磁力等如重力、磁力等.這些非接觸力實際上是通過場來發(fā)生作用這些非接觸力實際上是通過場來發(fā)生作用的的.傳遞重力有重力場傳遞重力有重力場,傳遞磁力有磁場傳遞磁力有磁場,傳遞電荷間的作用力也有電場傳遞電荷間的作用力也有電場.問題問題:閱讀課本第閱讀課本第15頁頁“電場及電場力電場及電場力”,并通過查閱資料并通過查閱資料,總結一下你對電總結一下

6、你對電場的認識場的認識. 1.解答解答:場雖然看不見場雖然看不見,摸不著摸不著,但場是真實的、客觀的、實但場是真實的、客觀的、實際存在的際存在的. “場占有空間場占有空間,場含有能量場含有能量,場的存在排除了真正場的存在排除了真正的真空的真空.”例如重力場例如重力場,它具有力的性質它具有力的性質,會對放入其中的物體產生重會對放入其中的物體產生重力力;它也具有能的性質它也具有能的性質,在重力場中釋放物體其重力會做功在重力場中釋放物體其重力會做功.主題主題2:電場強度電場強度情景情景:閱讀課本第閱讀課本第16頁頁“電場強度電場強度”內容內容,體會用比值定義法定義電場強度概念體會用比值定義法定義電場

7、強度概念的思想的思想.所謂比值定義法所謂比值定義法,就是用兩個基本物理量的就是用兩個基本物理量的“比比”來定義一個新的物理來定義一個新的物理量的方法量的方法.用比值法定義的物理概念在物理學中占有相當大的比例用比值法定義的物理概念在物理學中占有相當大的比例,一般包含一般包含以下兩類情況以下兩類情況:一類是用比值法定義物質或物體屬性特征的物理量一類是用比值法定義物質或物體屬性特征的物理量,電阻電阻R的的定義就屬于這一類定義就屬于這一類,它們的共同特征是物理量的屬性由本身所決定它們的共同特征是物理量的屬性由本身所決定;另一類是另一類是對一些描述物體運動狀態(tài)特征的物理量的定義對一些描述物體運動狀態(tài)特征

8、的物理量的定義,如速度如速度v、加速度、加速度a等等,這些物這些物理量定義的共同特征是理量定義的共同特征是,相等時間內相等時間內,某物理量的變化量相等某物理量的變化量相等,用變化量與所用用變化量與所用時間之比就可以表示該量變化快慢的特征時間之比就可以表示該量變化快慢的特征.問題問題:(1)場強的定義屬于哪一類比值定義法場強的定義屬于哪一類比值定義法?(2)采用比值法定義的物理量采用比值法定義的物理量,除了上面提到的以外除了上面提到的以外,你還知道哪些你還知道哪些?2.解答解答:(1)場強屬于第一類比值定義法場強屬于第一類比值定義法.因為場強是表示物因為場強是表示物質屬性特征的物理量質屬性特征的

9、物理量.電場強度從力的角度描述了電場本身電場強度從力的角度描述了電場本身的一種性質的一種性質,反映了電場的強弱反映了電場的強弱,它只與該點在電場中的位它只與該點在電場中的位置有關置有關,與試探電荷無關與試探電荷無關.(2)用比值法定義的物理量除了上面提到的電場強度、電阻用比值法定義的物理量除了上面提到的電場強度、電阻、速度、加速度之外、速度、加速度之外,學過的還有壓強、密度、功率、比熱學過的還有壓強、密度、功率、比熱容、角速度等容、角速度等.主題主題4:電場線電場線情景情景:法拉第天才地提出了場和場線的觀點法拉第天才地提出了場和場線的觀點.他認為在帶電體、磁體或電他認為在帶電體、磁體或電流周圍

10、存在著某種由它們產生的無處不在的場線流周圍存在著某種由它們產生的無處不在的場線(或場或場),電磁作用正是通電磁作用正是通過場線過場線(或場或場)傳遞的傳遞的.后來法拉第進一步把電場線與磁場線聯(lián)系起來后來法拉第進一步把電場線與磁場線聯(lián)系起來,在法在法拉第看來拉第看來,場線場線(或場或場)是物理實在是物理實在,具有種具有種種物理性質種物理性質,發(fā)生種種物理過程發(fā)生種種物理過程.麥克斯韋繼承了法拉第的觀點麥克斯韋繼承了法拉第的觀點,發(fā)表了發(fā)表了法拉第力線、論物理的力線等論文法拉第力線、論物理的力線等論文,使場的理論更加完美使場的理論更加完美.法拉第法拉第提出的場線觀點為我們現(xiàn)在學習和研究電場提供了很

11、大幫助提出的場線觀點為我們現(xiàn)在學習和研究電場提供了很大幫助.問題問題:閱讀課本第閱讀課本第1819頁頁“電場線電場線”內容內容,結合上述情景結合上述情景,談談談談電場線對我們認識電場有哪些幫助電場線對我們認識電場有哪些幫助? 4.解答解答:電場線使電場形象化電場線使電場形象化.電場本身非常抽象電場本身非常抽象,看不見看不見,摸摸不著不著,不便于認識和研究不便于認識和研究.引入電場線以后引入電場線以后,其切線能表示場其切線能表示場強方向強方向,疏密能反映場強大小疏密能反映場強大小,使電場變得形象、直觀使電場變得形象、直觀,通過通過電場線形狀和分布可以快捷方便地感知電場電場線形狀和分布可以快捷方便

12、地感知電場.一、場強與電場中的點對應一、場強與電場中的點對應,與試探電荷無關與試探電荷無關例例1在電場中的同一直線上依次有在電場中的同一直線上依次有A、B、C三點三點,BC=3AB,在在A點固定一個點固定一個正點電荷正點電荷,在在B點引入電荷量為點引入電荷量為2.010-8 C的試探電荷的試探電荷,其所受電場力為其所受電場力為2.010-6 N.將該試探電荷移去后將該試探電荷移去后,B點的場強大小為點的場強大小為,C點的場強大點的場強大小為小為. 100 N/C6.256.25N/CN/C【解析】由電場強度的定義式【解析】由電場強度的定義式,得得B點場強點場強E=100 N/C由電場強度的決定

13、式由電場強度的決定式E=知知,距離變?yōu)樵瓉淼木嚯x變?yōu)樵瓉淼?倍倍,電場強度變?yōu)樵瓉淼碾妶鰪姸茸優(yōu)樵瓉淼?故故C點點電場強度為電場強度為6.25 N/C.【點撥】電場中某一點的電場強度【點撥】電場中某一點的電場強度E是唯一的是唯一的,它的大小和方向與放入該點它的大小和方向與放入該點的電荷的電荷q無關無關,它決定于電場的源電荷及空間位置它決定于電場的源電荷及空間位置,電場中每一點對應著的電電場中每一點對應著的電場強度與是否放入試探電荷無關場強度與是否放入試探電荷無關.C【解析】電場強度的定義式【解析】電場強度的定義式E=適用于任何電場適用于任何電場,故故A錯錯;電場中某點的電場強度電場中某點的電場

14、強度由電場本身決定由電場本身決定,而與電場中該點是否有試探電荷或引入試探電荷后其所受的而與電場中該點是否有試探電荷或引入試探電荷后其所受的電場力無關電場力無關(試探電荷所受電場力與其所帶電荷量的比值僅可反映該點場強的試探電荷所受電場力與其所帶電荷量的比值僅可反映該點場強的大小大小,但不能決定場強的大小但不能決定場強的大小),故故B錯錯;點電荷間的相互作用力是通過電場產生的點電荷間的相互作用力是通過電場產生的,故故C對對;公式公式E=k是點電荷產生的電場中某點場強的計算式是點電荷產生的電場中某點場強的計算式,當當r0時時,所謂所謂“點電點電荷荷”已不存在已不存在,該公式已不適用該公式已不適用,故

15、故D錯錯.綜上所述綜上所述,本題正確選項為本題正確選項為C.【點撥】【點撥】E=是場強的定義式是場強的定義式,適用于任何電場適用于任何電場,式中式中q是放入電場中的試探電荷是放入電場中的試探電荷所帶的電荷量所帶的電荷量,但場強與但場強與q無關無關;而而E=k是根據是根據E=結合庫侖定律推導出來的真空結合庫侖定律推導出來的真空中點電荷場強的計算式中點電荷場強的計算式,Q是場源電荷是場源電荷,Q、r都直接影響該點的場強大小和方向都直接影響該點的場強大小和方向.E=適用于任何電場適用于任何電場,而而E=只適用于真空中點電荷產生的電場只適用于真空中點電荷產生的電場.只有理解兩個場只有理解兩個場強公式的

16、物理意義及適用條件強公式的物理意義及適用條件,才能真正掌握它們才能真正掌握它們.三、對電場線的理解三、對電場線的理解例例3關于電場線關于電場線,下述說法中正確的是下述說法中正確的是 ()A.電場線是客觀存在的電場線是客觀存在的B.電場線與電荷運動的軌跡是一致的電場線與電荷運動的軌跡是一致的C.電場線上某點的切線方向與電荷在該點的受力方向可以不同電場線上某點的切線方向與電荷在該點的受力方向可以不同D.沿電場線方向沿電場線方向,場強一定越來越大場強一定越來越大C【解析】電場線不是客觀存在的【解析】電場線不是客觀存在的,是為了形象地描述電場而假想的曲線是為了形象地描述電場而假想的曲線,A選選項是錯的

17、項是錯的.電荷運動的軌跡決定于初速度及受力等情況電荷運動的軌跡決定于初速度及受力等情況,與電場線不是一回與電場線不是一回事事,B選項也是錯的選項也是錯的.正電荷在電場中所受電場力的方向與該點切線方向相同正電荷在電場中所受電場力的方向與該點切線方向相同,而負電荷所受電場力方向與該點切線方向相反而負電荷所受電場力方向與該點切線方向相反,選項選項C是正確的是正確的.場強大小場強大小與場強的方向無關與場強的方向無關,與電場線方向也無關與電場線方向也無關,D選項是錯的選項是錯的.【點撥】電場線的特點如下【點撥】電場線的特點如下:電場線是假想的電場線是假想的,它是人們用來形象地描述電場分布而畫出的一簇曲線

18、它是人們用來形象地描述電場分布而畫出的一簇曲線.電場線不是閉合曲線電場線不是閉合曲線,在靜電場中在靜電場中,電場線起于正電荷電場線起于正電荷(或無窮遠處或無窮遠處),止于負止于負電荷電荷(或無窮遠處或無窮遠處),不形成閉合曲線不形成閉合曲線.電場線與電場的對應關系電場線與電場的對應關系:電場線上每一點的切線方向電場線上每一點的切線方向,就是該點的場強就是該點的場強方向方向,電場線的疏密程度與場強大小有關電場線的疏密程度與場強大小有關,電場線密處電場強電場線密處電場強,電場線疏處電電場線疏處電場弱場弱.電場線在空間不相交、不能相切電場線在空間不相交、不能相切.1.下列說法中正確的是下列說法中正確的是 ( )A.只要有電荷存在只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場電荷周圍就一定存在著電場B.電場是一種物質電場是一種物質,它與其他物質一樣它與其他物質一樣,是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西是不依賴我們的感覺