1.2 电场
[学习目标定位] 1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，理解电场强度的概念和矢量性.2.知道电场线的性质和特点，会利用电场线分析电场的性质.3.知道匀强电场的特点．
一、电场
电场是电荷周围存在的一种特殊物质，电场的基本性质是对其中的电荷有力的作用，电荷之间是通过电场发生相互作用的．
二、电场强度
1．定义：放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度．通常用E表示，也就是E＝.
2．方向：电场强度是矢量．物理学上规定：正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向，那么负电荷所受电场力的方向与该点电场强度的方向相反．
三、电场线
1．概念
如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线就叫做电场线．
2．电场线的特点
(1)始于正电荷(或无限远)，终于无限远(或负电荷)；
(2)任意两条电场线都不相交；
(3)在同一幅电场分布图中电场越强的地方，电场线越密．
3．匀强电场
电场强度的大小和方向处处相同的电场，叫做匀强电场，匀强电场的电场线是距离相等的平行直线．
一、电场和电场强度
[问题设计]
通过上一节课的学习我们知道：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．电荷没有接触，它们之间的这种作用是如何实现的呢？若把一试探电荷放入电场中，电荷受到的电场力大，是否说明该点的电场强呢？应该怎样表示电场的强弱呢？
答案 通过电场．不是．应该用试探电荷受到的静电力与试探电荷的电荷量的比值来描述电场的强弱．
[要点提炼]
1．电场
(1)定义
5
电场是带电体周围存在的一种特殊物质，它是电荷间相互作用的媒介．
(2)电场的基本特性
电场最基本的特性是对处于场中的电荷具有力的作用，这就表明电场是真实存在的，凡有电荷的地方，其周围就存在电场．
2．电场强度
(1)定义式：E＝.
(2)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的场强方向．
(3)物理意义：是描述电场性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小和试探电荷的电荷量无关，它反映了电场本身的一种性质．
(4)电场力计算公式：F＝qE.
[延伸思考]
某同学由E＝得出：E∝F、E∝的结论，你认为是否正确？
答案 该同学的结论是错误的．将电荷量为＋q的试探电荷放在电场中的A点，电荷受到的电场力大小为F，方向如图所示，该点的场强方向与F同向，场强大小E＝F/q.若将电荷量增为2q，则电场力变为2F，场强大小E＝2F/2q＝F/q，所以场强大小与试探电荷的电荷量无关；若将＋q变为－q放在A点，电场力F＝－F′，方向与原来相反，根据物理学规定场强方向仍与F同向，所以场强方向与试探电荷无关．
二、电场线和匀强电场
[问题设计]
电场看不见、摸不着，为了形象地描述电场和研究电场的性质引入了电场线，通过阅读教材请回答：电场线是如何描述电场性质的？
答案 电场线是有方向的曲线，曲线的切线方向表示电场方向，电场线的疏密反映电场的强弱．
[要点提炼]
1．电场线的特点
(1)在静电场中，电场线起始于正电荷或无限远，终止于无限远或负电荷．对孤立的正电荷，可认为负电荷在无限远处，电场线由正电荷出发伸向无限远；对孤立的负电荷，可认为正电荷在无限远处，电场线由无限远处伸向负电荷．
图1
(2)电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致．电场线上某点的切线方向是指跟电场线的行进方向一致的那个方向，如图1所示．
(3)同一幅图中，电场线的疏密程度可定性地表示电场强度的大小．电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小．
(4)两条电场线不能相交．电场中某处的场强大小和方向是唯一确定的．
2．匀强电场
(1)定义：如果电场强度的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场．
(2)特点：匀强电场中的电场线是距离相等的平行直线．
5
(3)存在：两块靠近的平行金属板，大小相等、互相正对、分别带等量的正负电荷，它们之间的电场(除边缘外)就是匀强电场．
[延伸思考]
电场线在电场中是不能相交的，如何证明不相交呢？
答案 可以用反证法证明电场线在电场中不相交：假设电场中过一点有两条相交的电场线，则这两条电场线在该点就有两个切线方向，也就是电场中的该点有两个电场强度，这与电场强度的定义是矛盾的．
一、对电场的理解
例1 下列说法中不正确的是( )
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
D．作出电场线时电场才存在，不作出电场线时电场就不存在
解析 只要有电荷就会产生电场，它是一种不依赖于我们的感觉而客观存在的物质．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场的基本性质是对放入其中的电荷有作用力．故选项A、B、C正确，选项D错误．
答案 D
二、电场线的应用
例2 图2中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在该直线上有a、b两点，用Ea、Eb表示a、b两点的场强大小，则( )
图2
A．a、b两点场强方向相同
B．电场线从a指向b，所以Ea>Eb
C．电场线是直线，所以Ea＝Eb
D．不知道a、b附近的电场线分布，Ea、Eb的大小不能确定
解析 根据a、b位于同一条直的电场线上，电场线的方向向右，故a、b两点的场强方向相同，选项A对．只根据这一条电场线，不知道a、b附近电场线的分布，不能确定Ea、Eb的大小，故选项D对，选项B、C错．
答案 AD
例3 如图所示的各电场中，A、B两点电场强度相等的是( )
5
解析 电场强度相等是指大小相等、方向相同．A选项中A、B两点场强大小相等、方向不同；B选项中A、B两点场强大小不相等，但方向相同；C选项中两平行金属板间电场是匀强电场，故A、B两点电场强度大小、方向均相同；D选项中，A、B两点场强的大小和方向均不相同．
答案 C
三、电场强度的理解
例4 在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30 cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10 C(q产生的电场忽略不计)，如图3所示．求：
图3
(1)q在M点受到的作用力；
(2)M点的电场强度；
(3)拿走q后M点的电场强度；
(4)M、N两点的电场强度哪点大？
解析 (1)由库仑定律得，q在M点受到的作用力
F＝k＝9.0×109× N＝1.0×10－8 N，方向沿MO指向Q.
(2)M点的电场强度E＝＝N/C＝1.0×102 N/C，方向沿OM背离Q.
(3)由于电场中某点的电场强度只与电场本身及该点的位置有关，故撤去q后，M点的电场强度的大小、方向均不变，即大小为1.0×102 N/C，方向沿OM背离Q.
(4)由(2)知点电荷形成的电场中某点的电场强度E＝＝k＝k，即E∝，故M点的电场强度大．
答案 见解析
1．(对电场的理解)下面的说法中正确的是( )
A．电荷的周围存在电场
B．电荷周围的空间被我们称为电场，它表示一个区域
C．电荷甲对电荷乙的库仑力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力
D．库仑力与万有引力都是不相互接触的物体之间的作用力，这种相互作用不经其他物质便可直接进行
答案 AC
解析 电荷周围存在的一种物质，叫电场，并非指电荷周围的空间，故选项A对，B错；电荷间的作用力是通过它们之间的电场发生作用的，C对；库仑力与万有引力都是通过场这种物质对其他物体产生力的作用，故选项D错．
2．(电场强度的理解)关于电场强度，下列说法正确的是( )
A．以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的电场强度相同
B．正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场的电场强度大
C．若放入正电荷时，电场中某点的场强向右，则当放入负电荷时，该点的电场强度仍向右
5
D．电荷所受到的电场力很大，即该点的电场强度很大
答案 C
3．(电场线的理解)下列关于电场线的说法中正确的是( )
A．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同
B．沿电场线方向，电场强度越来越小
C．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力就越大
D．在电场中，顺着电场线移动电荷，电荷受到的电场力大小恒定
答案 C
解析 电场线上每一点的切线方向就是该点的场强方向，与放入该点的正电荷受力方向相同，与放入该点的负电荷受力方向相反，故A选项不正确；电场线的疏密表示电场的强弱，电场线越密的地方，电场强度越大，电场线越疏的地方，电场强度越小，故B选项不对，C选项是正确的；电场力F＝qE，显然同一电荷在电场线疏的地方受到的电场力就小，在电场线密的地方受到的电场力就大，与在电场中怎样运动无关，故D选项不对．
4．(电场线的应用)如图4所示为静电场的一部分电场线的分布，下列说法正确的是( )
图4
A．这个电场可能是负点电荷的电场
B．这个电场可能是匀强电场
C．点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大
D．负电荷在B点时受到的电场力的方向沿B点切线BP方向
答案 C
解析 负点电荷的电场线是自四周无限远处从不同方向指向负点电荷的直线，而题图中的电场线是曲线，故选项A错误；由于匀强电场的电场强度处处相同，它的电场线应该是处处疏密均匀且互相平行的直线，故选项B错误；因为电场线越密的地方电场强度越大，结合题图可得EA>EB，又由F＝qE得FA>FB，故选项C正确；因为B点的电场强度方向是题图中的BP方向并不是BQ方向，而负电荷在B点受到的电场力的方向沿BQ方向(与电场强度方向相反)，故选项D错误．
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