1. 电场
(1)电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的,电荷的周围都存在电场。
特殊性:不同于生活中常见的物质,看不见,摸不着,无法称量,可以叠加。
物质性:是客观存在的,具有物质的基本属性——质量和能量。
(2)基本性质
① 引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样。
② 电场能使引入其中的导体产生静电感应现象。
③ 当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量。
思考:同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同,这是什么因素造成的?
2. 电场强度
(1)关于试探电荷和场源电荷
检验电荷是一种理想化模型,它是电量很小的点电荷,将其放入电场后对原电场强度无影响。
实验表明:在电场中的同一点,电场力F与电荷电量q成正比,比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定,跟电荷电量无关,是反映电场性质的物理量,所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱。
(2)电场强度
① 定义:电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度,简称场强,用E表示。
公式(大小):E=F/q(适用于所有电场)
单位:N/C
② 方向性:物理学中规定,电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。
指出:负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
方法:将检验电荷放入点电荷周围的电场中某点,判断其所受的电场力的大小和方向,从而得出该点场强。
③ 唯一性和固定性
电场中某一点处的电场强度E是唯一的,其大小和方向与放入该点电荷q无关,它决定于电场的源电荷及空间位置,电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关。
3.(真空中)点电荷周围的电场、电场强度的叠加
(1)点电荷周围的电场
① 大小:E=kQ/r2(只适用于点电荷的电场)
② 方向:若是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;
若是负电荷:E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q
说明:公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量,r是场中某点到场源电荷的距离。
空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的,与检验电荷无关。
(2)电场强度的叠加原理:某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。
任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的,利用点电荷场强的计算公式及叠加原理可求出其周围各点场强。
电场 |
电场是电荷之间发生相互作用的媒介物质, 周围存在电场 |
电场强度 |
放入电场中某点的电荷所受的 跟该电荷所带 的比值叫做该点的电场强度 |
公式: ,单位: ,或V/m |
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物理意义 |
是描述电场力的性质的物理量,能够反映电场的强弱 |
相关因素 |
E的大小和 的大小无关,是由电场 决定的,只与形成电场的电荷和该点 有关,与试探电荷无关 |
矢标性 |
电场强度的方向与该点 所受电场力的方向相同,与 受电场力的方向相反,几个场强叠加时,需按矢量的运算法则,即 定则。 |
例题解析
【例1】在真空中有两个点电荷Q1= 3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它们相距0.1m,空间中A点与两个点电荷的距离相等,求电场中A点的场强。
可以证明:一个半径为R的均匀球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,球外各点和电场强度一样。
巩固练习
(1)电场中有一点P,下列说法正确的是( )
A. 若放在P点的试探点的电荷量减一半,则P点场强减一半
B. 若P点没有试探电荷,则P点的场强为0
C. P点的场强越大,则同一电荷在P点受到的电场力越大
D. P点场强方向为试探电荷在该点的受力方向