幻灯片 1课时3 电 场 强 度
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物体不需要与地球接触，也受到重力作用，这种作用是通过重力场传递的；带电的物体没有与其他电荷接触，也会产生静电作用力，这种静电作用力是如何发生的呢？19世纪30年代，英国实验物理学家法拉第提出电荷之间的相互作用是通过电场来实现的，后来理论物理学家麦克斯韦将其发展成为定量的数学化体系．法拉第场的概念，对传统的科学观念是一个重大突破，德国著名物理学家劳厄把法拉第誉为“正确理解电磁现象的带路人”．
请你思考：
1．你知道哪里有电场吗？
2．电场具有哪些性质呢？
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幻灯片 2 基础梳理
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幻灯片 3 知识精析
一、电场
电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场．
电场是客观存在的物质，其基本性质是对放入其中的电荷有电场力的作用．
二、电场强度——反映电场的力的性质的物理量
1．定义：在电场中某位置放一试探电荷q，电荷在该点所受电场力F与其电荷量q的比值称为电场中该点的电场强度．
(1)方向性
电场强度是矢量,规定正电荷受力的方向为该点的场强方向,如电荷为负,则该点的场强方向为其受力方向的反方向．
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幻灯片 4 (2)唯一性和固定性
电场中某一点处的电场强度E是唯一的，E的大小和方向与放入该点的试探电荷q无关，它决定于产生电场的源电荷及其空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入试探电荷无关．
(3)叠加性
在同一空间里，如果有几个静止电荷同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和．
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幻灯片 5 2．点电荷的电场强度公式
点电荷Q在真空中产生的电场强度大小为：
其中，Q是产生电场的场源电荷所带的电荷量，r是所研究点到场源电荷的距离．
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幻灯片 6 三、电场强度E和电场力F的对比
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幻灯片 7 四、电场线
1．定义：在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线(或直线)，使曲线上每一点的切线方向都跟该点电场方向相同，这些曲线(或直线)就叫电场线．
电场是客观存在的，而电场线是为了形象地描述电场场强大小和方向而人为引入(画出)的一簇假想曲线．
2．基本性质
电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向，即电场方向．
电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)．
静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于无穷远或负电荷，它不是闭合曲线，通常也不是带电粒子的运动轨迹．
任意两条电场线不相交也不相切．
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幻灯片 8 五、匀强电场
1．定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同的电场就叫匀强电场．
2．匀强电场的电场线：一组疏密程度相同(等间距)的平行直线．例如，两个等大、正对且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．
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幻灯片 9 方法指导
一、关于场强的计算
例1 如图3－1甲所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、带电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止．小球用绝缘细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度．
图3－1甲
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幻灯片 10
图3－1乙
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幻灯片 11
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幻灯片 12 变式训练1
如图3－2所示，中子内有一个电荷量为＋e 的上夸克和两个电荷量为－e 的下夸克，3个夸克都分布在半径为r的同一圆周上，且间距相等，则3个夸克在其圆心处产生的电场强度大小为( )
图3－2
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幻灯片 13
答案 A
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幻灯片 14 二、电场力的计算
例2 如图3－3甲所示，把一个电荷量q＝－1×10－6 C的点电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处，它受到的电场力大小依次是FA＝5×10－3 N，FB＝3×10－3 N.
图3－3甲
(1)分别画出电荷q在A、B两处的受力方向．
(2)求出A、B两处的电场强度．
(3)如在A、B两处依次放上另一电荷量q′＝1×10－5 C的电荷，其受到的电场力分别为多大？
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幻灯片 15 解析 (1)电荷q在A、B两处的受力方向分别沿着它们与点电荷Q的连线并指向点电荷Q，如图3－3乙中FA、FB所示．
图3－3乙
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幻灯片 16 (3)当在A、B两点放上电荷q′时，其受到的电场力分别为：
FA′＝q′·EA＝5×103×10－5 N＝5×10－2 N
FB′＝q′·EB＝3×103×10－5 N＝3×10－2 N
其方向与场强方向相同．
答案 (1) 如图3－3乙中FA、FB所示
(2) EA＝5×103 N/C、EB＝3×103 N/C，方向分别如图3－3乙中EA、EB所示
(3) FA′＝5×10－2 N、FB′＝3×10－2 N
点评 通过本题可进一步认识电场强度与电场力的不同．场强是由电场本身决定的，与场中所放置的电荷无关．知道了电场中某一处的场强后，则可求出任何电荷在该处所受的电场力．
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幻灯片 17 变式训练2
在点电荷Q产生的电场中的P点放入一个电荷量q1＝2.0×10－8 C的正点电荷，q1所受的电场力大小为6.0×10－4 N，方向水平向右．
(1)P点的电场强度是多大？方向如何？
(2)如果把q1从P点拿走，在P点改放一个电荷量q2＝4.0×10－8 C的正点电荷，则q2所受的电场力多大？方向如何？P点的电场强度又是多大？方向如何？
(3)如果把q2也从P点拿走，在P点改放一个电荷量q3＝－4.0×10－8 C的负点电荷，则q3所受的电场力多大？方向如何？P点的电场强度又是多大？方向如何？
(4)如果把q3也从P点拿走，在P点不放任何电荷量，那么P点的电场强度又是多大？方向如何？
(5)如果P点距离点电荷Q的距离为30 cm，则Q的电荷量为多少？(已知静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2)
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幻灯片 18
答案 (1)3×104 N/C 方向水平向右
(2)1.2×10－3 N 方向水平向右 3×104 N/C 方向水平向右
(3)1.2×10－3 N 方向水平向左 3×104 N/C 方向水平向右
(4)3×104 N/C 方向水平向右
(5)3×10－7 C
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幻灯片 19 三、关于电场线的问题
例3 如图3－4所示，A、B是某点电荷电场中的一条电场线．在电场线上P处自由释放一个负检验电荷时，它沿直线向B点运动．对此现象，下列判断正确的是(不计电荷重力)( )
图3-4
A．电荷向B做匀速运动
B．电荷向B做加速度越来越小的运动
C．电荷向B做加速度越来越大的运动
D．电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定
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幻灯片 20 解析 由于负电荷从P点静止释放，它沿直线运动到B点，说明负电荷受力方向自P指向B，则场强方向自A指向B，由于正电荷、负电荷、异种电荷，平行且带异种电荷的金属板等都能产生一段直线电场线，所以只能确定负电荷的受力方向向左(自P指向A)，不能确定受力变化情况，也就不能确定加速度情况，故选项D正确．
答案 D
点评 根据负电荷受力方向与场强方向相反和几种典型电场线的特点．
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幻灯片 21 变式训练3
带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动；②在等势面上做匀速圆周运动．该电场可能由[2008年高考·天津理综卷]( )
A．一个带正电的点电荷形成
B．一个带负电的点电荷形成
C．两个分立的带等量负电的点电荷形成
D．一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成
解析 在仅受电场力作用下完成在电场线上的运动，只要电场线是直线的就可能实现；在等势面上做匀速圆周运动，就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力，根据题目中给出的4个电场，同时符合两个条件的是选项A.
答案 A
点评 熟悉几种模型的电场线是解答本题的关键，本题从电场线的概念出发，通过力和运动考查考生的理解问题和分析问题的能力．
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