电场电场强度
【本讲主要内容】
电场、电场强度
概念、性质电场强度点电荷电场力的性质电场叠加 电场电场线
静电屏蔽电势差、电势能的性质电场力做功
电势能
【知识掌握】
【知识点精析】
电场:
空中飞行物虽不与地球接触,但地球对其有力作用是通过特殊物质实现的,地球周围的这种特殊物质叫重力场。 解析电荷之间虽无接触,相互作用的力是通过特殊物质实现,电荷周围的特殊
物质叫电场。
力的性质:电荷在电场中受到力的作用 性质:能的性质:电荷在电场力的作用下能做功
定义:放入电场中某点的电荷(检验电荷)受到的力F跟该电荷电量的比值叫电场强度。
解析:在场中某点分别放q、q、q……q受力分别为F、F、123n12FFFF 电场强度:F3、……Fn发现123……n
qqqq123n在电场中取另一点,发现这比值变了。请思考说明什么问题——这比值由电场中某点位置决定,与检验电
荷q无关,所以电场具有下面的物理意义。
电场强度: 表示单位电量的电荷在电场中所受的电场力物理意义:由电场本身性质决定,反映电场力的性质
与检验电荷的电量无关
进一步解析:地球上某点站质量分别为m1、m2……mn人,受力分别为m1g、m2g……
mng,m1gm2gmg……ng,重力和质量比值一定与m无关。换另一位置这个比m1m2mn
值变了,g由地球上位置决定的,叫重力场强度,由此更深刻的认识了电场强度的物理意义了。 F大小:E适用于任何电场q 矢量性正电荷受力方向跟E相同方向:规定正电荷受力方向为E方向负电荷受力方向跟E相反
N/C
例:Q为形成电场电荷,距Q为r地方有一检验电荷q,q受的力
F跟q比值为r处电场强度E
Qqk2FQEk2qqr 点电荷电场强度
与形成电场的电荷有关大小:EkQ只适用于点电荷产生的电场2r跟检验电荷无关Q0E背离正的产生电场电荷方向:Q0E指向负的产生电场电荷
电场的叠加:几个点电荷同时存在,在空间某点的电场强度等于它们单独存在时产生的电场在该点电场强度的矢量和。
例:
E
【解题方法指导】
例1. 下列说法正确的有
A:只要有电荷存在,电荷周围空间一定存在电场
B:电场是一种物质,是不依赖我们的感觉而客观存在的
C:电荷间相互作用是通过电场实现的
D:电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
解:A、B、C、D全对
分析:这道题是直来直去的考查同学们概念,使同学们对电场有概括印象,由此建立起场物质的概念,不要局限于只能认识实物物质水平上。
例2. 下列说法正确的是
A:电场强度反映了电场的力的性质 FB:据E,所以电场强度E跟F成正比 qC:电场中某点的场强方向,跟检验电荷受力方向相同 FQD:公式E和Ek2对任何电场都适用 qr
解:A正确
分析:高考中是不会这样考的,但平时训练时必须把它弄明白,否则综合题中渗透这个知识点,你就会出现错误。这是一道考查电场强度物理意义的题,对以后学到的电势、电势差及磁感应强度的物理意义理解是有利的。
例3. 将一个电量为q1010C点电荷放在电场中P点,它受到方向向左的106N的电场力作用,求P点场强大小和方向。若换一个q'108C的点电荷放在该点,受到的电场力大小和方向如何?
例4. 如图,真空中两个点电荷Q130.108C,Q230.108C,相距r=0.1m,A点距Q1、Q2距离也为r,求A点场强大小方向。 F106N410N/C 解:Eq1010CP点场强大小为104N/C,负号表示方向与F相反向右 F'q'E108(104)104N 方向向右 分析:考查电场强度公式及变形应用,掌握电场强度物理意义。
解:E1E2kQ1
r2kQ2
r21 2
EE1cos60E2cos602kQ1cos602E1cos60r21 291093108201.2
2.7104N/C
方向与Q1Q2连线平行向右
分析:这道题使同学们熟练掌握点电荷电场强度公式,同时训练电场的矢量叠加,同力的合成方法一样,现在我们采用正交分解法,也可以将E1、E2合成方法,结果一样。 解:方法二:将E1、E2合成为E
E1、E2、E构成等边三角形 EE1E2kQ1r2kQ2r22.7104N/C 与Q1Q2连线平行向右
Q1 Q2
【考点突破】
【考点指要】
纯粹地单独考查电场强度,在高考中是不出现的,都要将这个知识点与其它知识综合在一起。
【典型例题分析】
例5. 接地金属球A的半径为R,球外的点电荷的电量为Q,到球心距离r,该点电荷的电场在球心的场强等于:
QQQQQ A:k2k2 B:k2k2 C:0 D:k2 rRrRr
解:无论A是什么球,接地不接地,题中只要求求点电荷在球心处产生的电场强度,
Q并不是求合场强,∴Ek2,∴D正确。 r
分析:这是一道高考题,是考查点电荷电场强度公式,但利用了后面将要学到的静电平衡,静电屏蔽知识做了掩护,同学们很容易想到静电平衡的金属导体内部场强为零,错选C。场强为零是点电荷和感应电荷产生的电场合成的结果。(以后我们会学到)
例6. (高考题)质量为m,而电量为+q的小球,用一细线悬于O点,开始时它在A、B之间来回摆动,OA、OB与竖直线OC夹角为θ,如图。(1)如果当它摆动到B点时,
mg突然施加一竖直向上的,大小为E的匀强电场,则此时线的拉力T1为多大。(2)如果q
这一电场是在小球从A点摆到最低点时突然加上去的,则当小球运动到B点时线中拉力T2为多大。
解:(1)球达B时突加电场受力如图
∵此时球速度为0 ∴向心力为0 ∴T1qEcosmgcos0 T1mgcosqEcosmgcosqmgcos0 q
从A到C机械能守恒:(2)12mgl(1cos)2mvCv2C2gl(1cos)
从C到B受力如图,电场力等于重力qEqmgmgq F合TT不作功,
W合0
12据功能定理:W01mv2mv0C合2222vvBC2gl(1cos)
在B点: v2
T2qEcosmgcosmB l
v2T2mgcosmBqEcosl2gl(1cos)mgmgcosmqcos lq
2mg(1cos)
分析:这是一道力、电综合题,难度不在电学,电学知识只用到:EF,从而电场力q
FqEqmgmg。此后,是一道完全的力学题,只不过在力电综合中多了一种性质的力q
——电场力,或以后学到的磁场力、洛仑兹力等。力学基础好,同学只要把电磁有关概念弄清楚就等于解力学题一样,高考中力电综合是必须有的。