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　9.3 電場強度
第9章　靜電場及其應用
1.理解電場強度的概念及其定義式，并會進行有關計算.
2.理解點電荷的電場強度及疊加原理.
3.會用電場線表示電場，并熟記幾種常見電場的電場線分布.
目標定位
思考：物體之間 一定需要接觸才有相互作用力嗎？
接觸力:彈力和摩擦力等
非接觸力:萬有引力（重力）,磁力，庫侖力等
F
B
A
任何帶電體周圍存在一種特殊物質 ----電場
電場對放入其中的電荷有力的作用。這種力叫做電場力。
FA-B
B
FB-A
A
電荷A和B間是通過電場實現相互作用的
一、電場與電場強度
導學探究
(1)電場的基本性質是什么？如何去探究電場的這種性質？
答案　電場對放入其中的電荷有力的作用.可在電場中放一試探電荷，通過分析試探電荷的受力研究電場性質.
(2)在空間中有一電場，把一帶電荷量為q的試探電荷放在電場中的A點，該電荷受到的靜電力為F.若把帶電荷量為2q的點電荷放在A點，則它受到的靜電力為多少？若把帶電荷量為nq的點電荷放在該點，它受到的靜電力為多少？電荷受到的靜電力F與電荷量q有何關系？
答案　2F.nF.F與q成正比，即F與q的比值為定值.
電場和電場強度
1.電場
(1)概念：存在于電荷周圍的一種特殊的 ，由電荷產生. 是物質存在的兩種不同形式.
(2)基本性質：對放入其中的電荷有 .電荷之間通過 相互作用.
(3)靜電場： 電荷產生的電場.
物質
場和實物
力的作用
靜止
電場
2.電場強度
(1)場源電荷和試探電荷
電荷是激發或產生我們正在研究的電場的電荷. 電荷是用來檢驗電場是否存在及其 分布情況的電荷.
(2)電場強度
①定義：放入電場中某點的點電荷所受 與它的 的比值叫做該點的電場強度，簡稱場強.
②物理意義：表示電場的 和 .
③定義式： ，單位為牛(頓)每庫(侖)，符號為 .
④方向：電場強度的方向與 所受靜電力的方向相同，與負電荷所受靜電力方向 .
場源
試探
強弱
靜電力
電荷量
強弱
方向
N/C
正電荷
相反
比較項 名稱　　　 定義 大小要求
試探電荷 用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的電荷 尺寸和電量必須充分小，放入電場后，不影響原電場
場源電荷 激發出電場的電荷 無要求，可大可小
(1)由于E＝ ，所以有人說電場強度的大小與放入的試探電荷受到的力F成正比，與電荷量q的大小成反比，你認為這種說法正確嗎？為什么？
答　不正確.電場中某點的電場強度E是唯一的，由電場本身決定，與是否放入試探電荷以及放入試探電荷的正負、電荷量的大小無關.
(2)這里定義電場強度的方法叫比值定義法，你還學過哪些用比值定義的物理量？它們都有什么共同點？
答　如加速度a＝ ，密度ρ＝ 等.用比值定義的新物理量可反映物質本身的某種屬性，與用來定義的原有物理量并無直接關系.
例　A為已知電場中的一固定點，在A點放一電荷量為q的試探電荷，所受電場力為F，A點的場強為E，則(　　)
A.若在A點換上－q，A點場強方向發生變化
B.若在A點換上電荷量為2q的試探電荷，A點的場強將變為2E
C.若在A點移去電荷q，A點的場強變為零
D.A點場強的大小、方向與q的大小、正負、有無均無關
總結提升
(1)公式E＝ 是電場強度的定義式，不是決定式.其中q是試探電荷的電荷量. 加速度的定義式 決定式是什么？
(2)電場強度E的大小和方向只由電場本身決定，與是否放入的試探電荷以及放入試探電荷的正負、電荷量的大小無關.
二、點電荷的電場　電場強度的疊加
1.真空中點電荷周圍的場強
(1)大小： .
(2)方向：Q為正電荷時，E的方向由點電荷指向 ；Q為負電荷時，E的方向由無窮遠指向 .
2.電場強度的疊加：電場強度是矢量.如果場源是多個點電荷，則電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的 .
無窮遠
點電荷
矢量和
公式E＝ 是點電荷場強的決定式，僅適用于點電荷的電場強度求解，Q是場源電荷，E與Q成正比，與r2成反比.
例　真空中距點電荷(電荷量為Q)為r的A點處，放一個帶電荷量為q(q Q)的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的場強為(　　)
BD
例　如圖所示，真空中帶電荷量分別為＋Q和－Q的點電荷A、B相距為r，則：
(1)兩點電荷連線的中點O的場強多大？
(2)在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B兩點都為r的O′點的場強如何？
解　求解方法是分別求出＋Q和－Q在某點的場強大小和方向，然后根據電場強度的疊加原理求出合場強.
(1)如圖甲所示，A、B兩點電荷在O點產生的場強方向相同，由A指向B.A、B兩點電荷在O點產生的電場強度
方法點撥
電場強度是矢量，合成時遵循矢量運算法則(平行四邊形定則或三角形定則)，常用的方法有圖解法、解析法、正交分解法等；對于同一直線上電場強度的合成，可先規定正方向，進而把矢量運算轉化成代數運算.
三、電場線與勻強電場
導學探究
(1)為了形象的描述電場，法拉第引入了電場線的概念.電場線是真實存在的嗎？
答案　電場線實際上不存在.
(2)電場線是如何表示電場方向和強弱的？
答案　在電場中，某點電場線的切線方向表示該點電場強度方向；電場線的疏密表示電場強度的相對大小，電場強度較大的地方電場線較密，反之較疏.
電場線畫法規定及性質
①電場線上每一點的切線方向與該點的場強方向一致.
A
B
C
幾種特殊的電場線(自己畫出電場線)
在正電荷形成的電場中,電場線起于正電荷延伸到無窮遠處,在負電荷形成的電場中,電場線起于無窮遠處止于負電荷.
③任何兩條電場線在沒有電荷的地方不會相交.
E1
E2
④、電場線越密的地方，場強越大；電場線越稀疏的地方，場強越小。
EA
EB
EC
EA >EB> EC
3.勻強電場
(1)定義：電場中各點電場強度的 、 的電場.
(2)特點：①場強方向處處相同，電場線是 .
②場強大小處處相等，要求電場線疏密程度相同，即電場線 .
通常情況下怎樣得到勻強電場？
帶等量異種電荷、大小相等、互相靠近且正對的兩平行金屬板中部區域的電場就是勻強電場。
大小相等
方向相同
平行直線
間隔相等
通常情況下怎樣得到勻強電場？
帶等量異種電荷、大小相等、互相靠近且正對的兩平行金屬板中部區域的電場就是勻強電場。
【思考】
(1)在相鄰的兩條電場線之間沒畫電場線的地方有電場嗎？
答　電場線是假想的.如果在每個地方都畫電場線也就無法對電場進行描述了，所以在相鄰的兩條電場線之間沒畫電場線的地方也有電場.
(2)電場線是物體的運動軌跡嗎？
答　電場線不是運動軌跡，運動軌跡由運動電荷的受力和初速度共同決定，運動軌跡的切線方向為速度方向；電場線上各點的切線方向為該點的場強方向，決定著電荷所受電場力方向.
例　如圖所示是某靜電場的一部分電場線分布情況，下
列說法中正確的是(　　)
A.這個電場可能是負點電荷的電場
B.點電荷q在A點處受到的電場力比在B點處受到的電場力大
C.正電荷可以沿電場線由B點運動到C點
D.點電荷q在A點處的瞬時加速度比在B點處的瞬時加速度小(不計重力)
電場線 運動軌跡
客 觀 性 電場中并不存在，是為研究電場方便而人為引入的 粒子在電場中的運動軌跡是客觀存在的
切 線 意 義 曲線上各點的切線方向即為該點的場強方向，同時也是正電荷在該點的受力方向，即正電荷在該點產生加速度的方向 軌跡上每一點的切線方向即為粒子在該點的速度方向，但加速度的方向與速度的方向不一定相同
總結提升
(1)電場線并不是粒子運動的軌跡.帶電粒子在電場中的運動軌跡由帶電粒子所受合外力與初速度共同決定.電場線上各點的切線方向是場強方向，決定著粒子所受電場力的方向.軌跡上每一點的切線方向為粒子在該點的速度方向.
(2)電場線與帶電粒子運動軌跡重合必須同時滿足以下三個條件
①電場線是直線.
②帶電粒子只受電場力作用，或受其他力，但其他力的方向沿電場線所在直線.
③帶電粒子初速度的大小為零或初速度的方向沿電場線所在的直線.

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