高中物理 | 《電場 電場強度 電場線》知識點及重難點

2021-01-17 高中物理

一、電場強度

1、電場:帶電體周圍存在的一種物質。電場是客觀存在的,不以人的意志為轉移的,只要電荷存在,在其周圍空間就存在電場,電場具有力的性質和能的性質。

2、電場強度

定義:放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫做這一點的電場強度。

公式:,、F無關,取決於電場本身,適用於一切電場。

方向:是矢量,規定電場中某點的場強方向跟正電荷在該點所受電場力方向相同。

3、點電荷Q在真空中產生的電場,K為靜電力常量。

4、勻強電場:在勻強電場中,場強等於沿電場方向每單位長度上的電勢差,即:

5、電場疊加:幾個電場疊加在同一區域形成的合電場,其場強可用矢量的合成定則進行合成。

 

二、電場線

1、概念:為了形象地描繪電場,人為地在電場中畫出的一系列從正電荷出發到負電荷終止的曲線,使曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致,這些曲線叫電場線。

2、性質:① 電場線起始於正電荷(或來自無窮遠)終止於負電荷(或伸向無窮遠)但不會在沒有電荷的地方中斷;② 電場線的疏密情況反映電場的強弱,電場線密的地方,場強大;③ 電場線上某點的切線方向就是該點的場強方向;④ 電場線空間中不相交;⑤ 靜電場中電場線不閉合(在變化的電磁場中可以閉合)

3、電場線是人為引入的,實際上不是客觀存在的。

 

三、電場中的導體

1、靜電感應:電場中的導體內部的自由電子受到電場力作用,將向電場反方向做定向移動,結果使導體兩端分別出現正負感應電荷。

2、處於靜電平衡狀態的導體的特徵:

(1)內部場強處處為零;

(2)整個導體是等勢體,表面是個等勢面;

(3)表面上任何一點的場強方向都跟該點表面垂直;

(4)淨電荷只能分布在導體的外表面上。

3、靜電屏蔽:金屬網罩(或金屬包皮)能把外電場遮住,使內部不受外電場的影響。


四、電場強度的三性

電場強度(場強)是電場中的一個重要的物理量。現從電場強度的三個性質方面作一辨析。


1、方向性

電場強度是反映電場本身性質的物理量。它是一個矢量,是有方向的,在電場中某點的電場強度方向規定為正電荷在該點所受的電場力的方向。

例1、在電場中某一點,當放入正電荷時受到的電場力向右,當放入負電荷時,受到的電場力向左,下列說法正確的是(    )

A. 當放入正電荷時,該點的場強向右,當放入負電荷時,該點的場強向左

B. 只有在該點放入電荷時,該點才有場強

C. 該點的場強方向一定向右

D. 以上說法均不正確

由上面觀點可知:選項C正確。


2、惟一性

電場確定以後,電場中各點的場強大小和方向都惟一確定了,它跟該點放不放電荷無關,它是由電場本身決定的。同樣它與放入的電荷量和受到的力F也無關。

例2、在電場中的P點放一個C的正電荷,它受到的電場力F為N

方向向右,則P點的電場強度大小和方向如何?若在P點不放電荷,P點的電場強度又如何?若在電場中的P點放一個帶電量為C的點電荷,P點電場強度怎樣,電場力的大小方向又怎樣?

解析:由電場強度的定義:方向向右;若不放電荷,P點的場強大小還是,方向還是向右,若放一個C的點電荷,P點的場強大小和方向都不變,,方向向左。


3、疊加性

兩個(或兩個以上)的點電荷在真空中同時存在時,空間某點的場強E,等於各點電荷單獨存在時在該點產生的場強……的矢量和。

① 同一直線上的兩個場強的疊加,可簡化為代數和

例3、如圖1所示的三個點電荷,固定在一條直線上,的距離為距離的2倍,每個電荷所受靜電力的合力均為零,由此可以判定,三個電荷量之比為:

A. 

B. 

C. 

D. 

圖1

解析:三個點電荷中任意兩個點電荷在第三個點電荷處的合場強為零,由此可知,為同種電荷,它們與互為異種電荷,再求電荷量大小之比(之距設為處合場強為零

所以處合場強為零。

所以,考慮的電性,其電荷量之比為

② 不在同一直線上的兩個場強的疊加,用平行四邊形法則求合場強

例4、如圖2所示,在真空中相距L的A、B兩點,分別放置大小均為Q的正、負點電荷,那麼離A、B兩點距離都等於L的點的電場強度大小為多少,方向如何?

圖2

解析:距A、B均為L的點的場強是A、B處的電荷共同產生的,如圖2

方向平行於AB邊,沿方向。


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