物理（普通類(lèi)）教學(xué)課件 第一節(jié) 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度 學(xué)習(xí)資料

第一節(jié)

電場(chǎng)

電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)二、電場(chǎng)線三、電場(chǎng)強(qiáng)度四、勻強(qiáng)電場(chǎng)

一、電場(chǎng)在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)，經(jīng)過(guò)摩擦的物體，如塑料筆桿、玻璃棒等，能夠吸引輕小物體，我們就說(shuō)這些摩擦過(guò)的物體帶了電荷。電荷有兩種，正電荷和負(fù)電荷。用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，如下圖所示。電荷的多少叫作電荷量，常用Q

或q

表示，它的SI單位是C（庫(kù)）。通常，正電荷用正數(shù)表示，負(fù)電荷用負(fù)數(shù)表示。電荷間的相互作用是怎樣發(fā)生的呢？經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的科學(xué)研究，人們認(rèn)識(shí)到：電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的。電場(chǎng)是一種存在于電荷周?chē)目床灰?jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)。只要電荷存在，電荷的周?chē)痛嬖谥妶?chǎng)。電場(chǎng)的基本性質(zhì)是它對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種力叫作電場(chǎng)力?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，自然界中存在的最小電荷是電子和質(zhì)子所帶的電荷。我們把這個(gè)最小的電荷叫作元電荷，用e

表示。例如，電荷A對(duì)電荷B的作用，實(shí)際上是電荷A的電場(chǎng)對(duì)電荷B的作用；電荷B對(duì)電荷A的作用，實(shí)際上是電荷B的電場(chǎng)對(duì)電荷A的作用。

二、電場(chǎng)線為了形象地描繪電場(chǎng)在空間的分布，英國(guó)物理學(xué)家法拉第提出了用電場(chǎng)線表示電場(chǎng)的方法。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬電場(chǎng)線：把奎寧的針狀結(jié)晶或頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，放入電場(chǎng)中，這些微屑就按照電場(chǎng)強(qiáng)度的方向排列成規(guī)則的曲線，模擬出電場(chǎng)線的分布情景，如下圖所示。下圖所示是單個(gè)電荷的電場(chǎng)線分布圖。在電場(chǎng)中畫(huà)出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)處跟箭頭指向一致的切線方向，都和該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，如下圖所示。這些曲線就叫作電場(chǎng)線。電場(chǎng)線始于正電荷（或無(wú)限遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（或無(wú)限遠(yuǎn)處），不閉合，不相交。電場(chǎng)強(qiáng)處電場(chǎng)線密，電場(chǎng)弱處電場(chǎng)線疏。下圖所示是兩個(gè)等量電荷的電場(chǎng)線分布圖。

三、電場(chǎng)強(qiáng)度在電場(chǎng)中的不同位置，電場(chǎng)的強(qiáng)弱程度不同。如何定量地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？為了檢測(cè)電場(chǎng)的強(qiáng)弱，我們引入一個(gè)電荷量足夠小的電荷——檢驗(yàn)電荷。把電荷量為q

的檢驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，檢驗(yàn)電荷q

會(huì)受到的電場(chǎng)力F

的作用。演示實(shí)驗(yàn)此演示實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在距場(chǎng)源電荷越遠(yuǎn)的位置，電場(chǎng)越弱。我們把放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受到的電場(chǎng)力F

跟它的電荷量q

的比值，叫作該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，用E

表示，則電場(chǎng)強(qiáng)度的SI單位是N/C（牛

/庫(kù)）。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。

[例題]

在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)放入電荷量為5.0×10－9C的檢驗(yàn)電荷，受到的電場(chǎng)力為3.0×10－4N，這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多少？如果改用電荷量為6.0×10－9C的檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)，受到的電場(chǎng)力是多少？

分析電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)本身的一種性質(zhì)，與檢驗(yàn)電荷的電荷量的大小無(wú)關(guān)。因此，這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是一個(gè)固定值，放入不同的檢驗(yàn)電荷，受到的電場(chǎng)力不同。解

由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義得在該點(diǎn)放入新電荷，受到的電場(chǎng)力為在電場(chǎng)的某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)就叫作勻強(qiáng)電場(chǎng)。勻強(qiáng)電場(chǎng)是最簡(jiǎn)單的，同時(shí)也是很重要的電場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)研究中經(jīng)常用到。

四、勻強(qiáng)電場(chǎng)兩塊面積相等、互相正對(duì)、彼此平行而又靠近的金屬板，分別帶上等量異種電荷，就會(huì)在兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)（兩板邊緣附近除外，參見(jiàn)左圖）。勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是疏密均勻、互相平行的直線，如右圖所示。練習(xí)5-11．右圖是某區(qū)域電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，A，B，C是電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)。（1）哪一點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng)？（2）畫(huà)出各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。（3）把負(fù)電荷分別放在這三點(diǎn)，畫(huà)出它們?cè)谶@三點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向。答案：（1）A點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng)；（2）各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如右圖所示；（3）把負(fù)電荷分別放在這三點(diǎn)，所受電場(chǎng)力的方向如右圖所示。

2．電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是4.0×104N/C，電荷量為＋5.0×10－8C的電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力是多少？電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是否相