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1、第10单元：电场和电场强度【教学结构】一.电场，是物质的一种特殊形态.1.电荷周围存在电场.分析库仑力:ＱＡ对ＱＢ的作用力,是在其周围产生电场,通过电场作用给B.2.电场力,ＱＢ在ＱＡ产生的电场中受到的力.电荷在电场中受到的力称为电场力.同一电荷在不同电场中或在同一电场不同位置所受电场力的大小和方向均可能不同.二.电场强度.描述电场力的性质的物理量1.1.电场的强弱,电荷q放在电场A处所受电场力为FA,放置B处受电场力为FB,若FA＞FB到A处电场比B处强.2.2.电场强度:描述电场强弱的物理量..放入电场中某一点的电荷受到的电场
2、力跟它电量的比值,叫这点的电场强度,简称为场强.其物理意义为:单位电量的电荷在电场中受到的电场力.这是物理中常用的一种方法.同于单位时间物体的位移表示物体运动快慢.3.3.场强是描述电场性质的物质的物理量,只由电场决定,与检验电荷无关.例如在A点场强,与q的大小无关,与是否存在无关.不能理解为成正比,与成反比.4.4.场强是矢量.其大小按定义式计算即可,其方向为正电荷的受力方向为该点场强方向.其单位为.5.5.电场强度和电场力是两个不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的两个概念.最根本不同的是:场强是表示电场的性质的物理量,电场
3、力是电荷在电场中受的电场的作用力.还应在大小、方向、单位等诸方面加以比较，它们的关系是或.6.6.点电荷在真空中电场的场强.在点电荷Q形成的电场中,距Q为r处放入点电荷q,如图1所示,q受的电场力即库仑力,根据场强定义或该处场强为,r可取任意值,因此即为点电荷在真空中场强公式,Q为场源电量,r为某点到场源的距离.k为静电常数.其方向,若Q为正;+q受力方向如图所示,即为该点场强方向,若Q为负,场强方向与图示方向相反.若把+q换成-q,所受电场力方向正与场强方向相反.注意:是适用于点电荷在真空中的电场.而适用各种电场.7.场强可以合
4、成分解,并遵守平行四边形法则,如图示2所示.QA与QB在C处的场强分别为EA、EB,E即是EA与EB的合成场强.若在C处放一个-q点电荷,所受电场力方向应与E反方向.三.三.电场线1.电场线是描述电场强度分布的一族曲线.描述方法:用曲线的疏密描述电场的强弱,用曲线某点的切线方向表示该点场强方向.2.2.电场的特点:(1)(1).在静电场中,电场线从正电荷起,终于负电荷,不闭合曲线.(2)(2).电场线不能相交,否则一点将有两个场强方向.(3)(3).电场线不是电场里实际存在的线,是为使电场形象化的假想线.3.3.点电荷的电场线.
5、图3、图4为正、负点电荷电场线的分布，应熟悉.从图5可看出,E1为+Q在A处的场强,E2为－Q在A处的场强,E为E1与E2的合场强,正好为电场线在A的切线。两个点电荷形成的电场中,每条电场线上每个点符合上述的关系。4.匀强电场(1)(1).定义:在电场的某一区域里,如果各点场强大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场.(2)(2).电场线如图6所示.电场线互相平行的直线,线间距离相等.(3)(3).两块靠近、正对且等大平行的金属板,分别带等量正负电荷时,它们之间的电场是匀强电场.边缘附近除外.四.电场中的导体.1.1.导体的特征
6、:导体内部有大量可以自由移动的电荷.金属导体可自由移动是自由电子.1.2.静电感应:导体内的自由电荷是电场的作用而重新分布的现象.认真分析如图所示的物理过程:把金属导体置于匀强电场中.金属导体中自由电子在电场力作用向左运动,达到左外表面,而右外表面带正电.金属导体外表面带的等量正负电荷称为感应电荷,感应电荷形成电场E¢的方向与电场E方向相反向左,E¢随着感应电荷增加而变大,当E¢=E时,导体内场强为零,自由电子不受电场力作用,停止定向运动.达到静电平衡.静电平衡:导体中(包括表面)没有电荷走向移动的状态叫静电平衡.3.3.在导体处
7、于静电平衡状态时有(1)(1).在导体内部的场强处处为零(2)(2).导体表面任何一点场强方向与该点表面垂直.(3)(3).电荷只能分布在外表面上.4.4.利用处于静电平衡状态时,导体内部场强处处为零的特点,利用金属网罩(金属包皮)把外电场遮住,使内部不受电场影响即静电屏数.【解题点要】例一.例一.在电场中A处放点电荷q,其受电场力为F,方向向左,则A处场强大小为,方向为.若将A处放点电荷为－2q,则该处电场强度将,方向将.解析:根据电场强度定义式.场度方向向左,在A处放－2q点电荷.该处场强大小,方向都不变.注意:场强是表示电场
8、性质的物理量.是由电场决定,与点电荷电量无关,与点电荷电性无关.例二.例二.如图8所示,一个质量为30g带电量C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电力线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知匀强电场方向为,电场强
