電場強度
一、電場
19世紀30年代,法拉第提出:在電荷的周圍,存在一種由電荷產生的物質--電場。
1.電場的基本性質:對放入其中的電荷有力的作用。
也就是說,某個地方有一個電荷,該電荷就會在它周圍的空間產生一種叫做「電場」的物質,如果再有其他的電荷放進這個空間,這個叫做電場的物質就會對放入的電荷有力的作用。
2.電荷之間的相互作用原理
兩個電荷之間的相互作用,其實是電荷產生電場,該電場對另一個電荷有力對作用。
提醒:①引入電場中的任何帶電體都將受到電場力的作用
②電場能使引入其中的導體產生靜電感應現象
③當帶電體在電場中移動時,電場力將對帶電體做功,這表示電場具有能量
二、電場強度
1.場源電荷和試探電荷
場源電荷:產生電場的電荷
試探電荷(檢驗電荷):在實驗中常用來檢驗某空間是否存在電場及其電場的強弱分布情況的電荷。
試探電荷(檢驗電荷)的條件:電荷量和帶電體的體積非常小,乃至於引入試探電荷(檢驗電荷)後,試探電荷對所引入的空間的電場沒有影響。
定義:電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強.用E表示
公式(大小):E=F/q (適用於所有電場)
單位:N/C
方向:電場強度是矢量。
物理學中規定:
電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同.
(負電荷在電場中某點所受的電場力的方向跟該點的場強方向相反)
注意:電場中某一點處的電場強度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點試探電荷q無關,它決定於電場的源電荷及空間位置,電場中每一點對應著的電場強度與是否放入電荷無關
三、點電荷的電場
如果真空中存在一個點電荷Q,該點電荷就會在它所在的空間產生電場。我們引入一個試探電荷q去研究該電場。
空間中到場源電荷Q的距離為r的位置,試探電荷q受到的電場力F由庫侖定律得,代入電場強度的公式得
點電荷場強計算公式:
注意:電場是充滿場源電荷周圍的空間(四面八方都有的),如果以Q為中心作一個球面,則球面上各點都有電場,電場強度大小都相等,方向不同。
如下圖,正電荷和負電荷的電場強度示意圖
和的區別:
四、電場強度的疊加
如果某個空間周圍存在多個電荷,多個電荷產生的電場就會疊加。
電場強度的疊加:某點的場強為該點周圍各個電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和。
P點的電場強度E,等於+Q1在該點產生的電場強度E1與-Q2在該點產生的電場強度E2的矢量和。
一個比較大的帶電物體不能看做點電荷。
在計算它的電場時,可以把它分為若干小塊,只要每個小塊足夠小,就可以把每小塊所帶的電荷看成點電荷,然後用點電荷電場強度疊加的方法計算整個帶電體的電場。
五、電場線
1.我們用電場線來形象地描述電場:
在電場中畫出的一條條有方向的曲線,曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向。
2.電場線的特點:
(1).電場線總是從正電荷或無限遠出發,終止於無限遠或負電荷;
(2).電場線在電場中不相交;
(3).在同一幅圖中,電場強度較大的地方電場線較密,電場強度較小的地方電場線較疏,可以用電場線的疏密程度來表示電場強度的相對大小。
思考:電場線是實際存在的嗎?
不是,電場線是為了描述電場的方便而模擬出來的。
六、勻強電場
電場中各點電場強度的大小相等、方向相同,這種電場叫做勻強電場。
勻強電場的電場線:是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如,兩等大、正對且帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場中,除邊緣附近外,就是勻強電場
附:
1.常見的電場的電場線分布圖(平面圖):
2.實驗:模擬電場線、常見的電場的電場線分布(立體)
注意:電場充滿場源電荷周圍的空間。
練習:
1.下列說法中正確的是:[ ]
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場
B.電場是一種物質,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
C.電荷間的相互作用是通過電場而產生的,電場最基本的性質是對處在它裡面的電荷有力的作用
2.下列說法中正確的是:[ ]
A.電場強度反映了電場的力的性質,因此場中某點的場強與檢驗電荷在該點所受的電場力成正比
B.電場中某點的場強等於F/q,但與檢驗電荷的受力大小及帶電量無關
C.電場中某點的場強方向即檢驗電荷在該點的受力方向
D.公式E=F/q和E=kQ/r2對於任何靜電場都是適用的
3.下列關於電場線的幾種說法中,正確的是( )
A.沿電場線方向,場強必定越來越小
B.在複雜電場中的電場線是可能相交的
C.點電荷在電場中的運動軌跡一定跟電場線相重合
D.電場線越密的地方,同一檢驗電荷所受的電場力就越大
提示:看前面「常見電場的電場線分布圖」就知道,負的點電荷產生的電場,沿電場線方向場強越大A錯;電場線不能相交B錯;電荷在電場中的運動軌跡跟電荷的初速度和受力方向有關,不一定跟電場線重合,C錯;電場線越密集,電場強度越大,由F=qE得,同一檢驗電荷所受的電場力越大,D對。
4.如圖所示,帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,
在這條直線上有a、b兩點,用Ea、Eb表示a、b兩點電場強
度的大小,則( )
A.a、b兩點的場強的方向相同
B.電場線是直線,可知Ea=Eb
C.不知a、b附近的電場線分布,故Ea、Eb的大小不能確定
D.電場線從a指向b,所以Ea>Eb
參考答案:1.ABC 2.BC 3.D 4.AC
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