一、知识点
1.电场强度(简称场强),符号E。E是描述电场对电荷力的作用的物理量,为矢量。
(1)场强定义式:E=
式中:q —放入电场中的检验电荷
F —电场对q的作用力
正电荷所受的电场力方向为该点场强的方向,单位电荷所受到的电场力的大小为场强的大小。
(2)点电荷电场的决定式 E=K
式中:K —静电力恒量
Q —场源电荷
r —到Q的距离
(3)电场具有叠加性。多个点电荷共同的电场的场强为各个点电荷单独电场场强的矢量叠加。
2.电场线(曾称电力线):人为引入的形象描述电场情况的曲线。
(1)规定:电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致。
(2)电场线的特点:
a)从正电荷发出,止于负电荷,不是闭合曲线;
b)场强大处,电场线密,场强小处,电场线疏;
c)任意条电场线不相交。
(3)几种电场的电场线
图4匀强电场(平衡等间距直线)
二、重点、难点分析
1.电场强度是反映电场力的性质的物理量,场强定义式给出了确定这种性质的一种手段,无论检验电荷q(带电量很小的点电荷)的带电量如何,它所受到的电场力F与带电量q的比值不变,即场强E与检验电荷的电量q及它所受到的电场力F无关。
2.由E=,可以说场强在数值上等于单位电荷受到的电场力的大小,故已知某点场强后,可以方便地求出放在该点的带电量为Q的点电荷受到的电场力即F=Q.E。此式不仅对点电荷场适用,对任何电场均适用。
3.电场线一般不是放入电场中的带电物体的运动轨迹。电场线方向表示场强方向(切线上,沿电场线指向的方向),它只能决定电荷的受力方向,不能确定运动方向和轨迹。仅当满足下列条件时,带电粒子可以沿电力线运动:①电力线是直线;②带电粒子只受电场力;③带电粒子静止或初速度方向与所在处的电场线方向一致。
三、例题
例题1 在点电荷形成的电场中,距该点电荷为r处的点P放有电量为q的检验电荷,q受到的电场力为F,则P点的场强大小为_____,若在P点放一个电量为-2q的检验电荷,则P点的场强______。场源电荷的电量为_______。
解:(1)由场强定义式 E=可知,第一空应填“
”。
(2)P点场强由场源电荷产生,与检验电荷无关,故第二空应填“仍为”。
(3)场源电荷为点电荷,设电量为Q,则P点场强也可用点电荷场强决定式表出为
EP=K
∴得=K
Q=
为第三空答案
评析:初学电场,要准确应用概念。场强的定义式中E与F和q无关,当检验电荷电量加倍时,相应的电场力也加倍,而场强不变。
例题2 真空中两个等量异号电荷,电量大小均为Q,相距r,求(1)连线中点处场强的大小和方向。(2)与两电荷相距均为r的点的场强大小和方向。
分析:两个点电荷在空间的电场可看做两个点电荷各自电场的叠加,场强为各自场强的矢量和。
解:(1)设+Q的场强为E+,-Q的场强为E-
则E+=K方向背离+Q
E-=K方向指向-Q,(背离+Q)
∴Em=E++E-=2.K=K
(见下图)
(2)画图P为距+Q,-Q均为r的点,
则E+=E-=K
两矢量夹角120o
∴EP=K
评析:场强是矢量,对点电荷的电场要熟悉场强方向的特点:+Q的电场,场强方向背离+Q;-Q的电场场强方向指向-Q。多个点电荷同时存在时的电场为各个独立存在的电场的叠加。
例题3 图中为等量异号点电荷电场的电场线,请比较图中a、b、c三点的场强大小。
分析:给出电场线分布,则可由电场线特点分析各点场强大小。
解:电场线密集处场强大,故Ea>Eb>Ec
评析:电场线是将电场形象化的手段,有助于“看清楚”电场,要充分利用电场线带来的便利
四、自我检测
1.将电量为3.0×10-9C的点电荷放在电场中的A点,所受的电场力为6.0×10-6N,如果换成另一个电量为1.5×10-9C的点电荷放在A点,则A点场强大小是_______,这个电荷所受的电场力大小为_______。
2.下列说法中正确的是
A.在一个以点电荷Q为中心,r为半径的球面上,各点的电场强度都相同。
B.检验电荷在电场中的受力方向就是场强方向。
C.放入电场中的电荷,若只受电场力,则一定沿电力线运动
D.已知一条电力线,就能比较这条电力线上不同点的场强大小。
3.一根长为l的绝缘细线上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于一电场中,悬线偏离竖直方向一角度α而静止。此时小球所在位置的电场方向为水平。场强大小为E。试求小球的带电量。
