电场线
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静电场的电场线是不闭合曲线1. 概念介绍在物理学中,静电场是由电荷引起的一种电场,电场线是用来表示电场强度的图形方法。
在静电场中,电场线是不闭合曲线,即始于正电荷,终于负电荷,不形成回路。
2. 电场线的定义和特点2.1 电场线的定义电场线是描述静电场分布的工具,它是用连续的曲线来表示电场的方向和强度。
电场线上的每一点上,切线方向表示该点电场的方向,线的密集程度表示电场的强度。
2.2 电场线的特点•电场线始于正电荷,终于负电荷。
正电荷产生的电场线由内向外辐射,负电荷产生的电场线由外向内辐射。
•电场线不会相交,即两条电场线不会在同一点相交,因为电场线方向由正电荷指向负电荷。
•电场线趋于无穷远,表示电场强度随着距离增大而逐渐减小。
•电场线与导体垂直。
在导体表面,电场线与导体的表面垂直,因为导体表面的电荷会产生一个与其相等但相反方向的电荷,使电场线沿着垂直方向分布。
•电场线不会离开电荷,即电场线是从正电荷流向负电荷,不会脱离电荷体系。
3. 静电场和电荷分布3.1 静电场的产生静电场是由电荷引起的,电荷可以是正电荷或负电荷。
当正电荷和负电荷分开时,它们之间会产生电场,电场会沿着电荷产生的电场线分布。
3.2 电荷分布的影响电荷分布的不均匀性会导致电场线的形状和分布形式不同。
如果电荷分布是均匀的,那么电场线会呈现出规则的、对称的分布。
如果电荷分布是不均匀的,那么电场线就会显示出不规则的、曲折的分布。
3.3 静电场的叠加原理在静电场中,如果有多个电荷体系同时存在,那么它们各自产生的电场可以叠加在一起。
这就是静电场的叠加原理。
根据叠加原理,当多个电荷体系共存时,它们各自产生的电场线可以在空间中叠加,形成整体的电场分布。
4. 应用实例4.1 静电场的应用静电场在日常生活中有许多应用。
一些常见的应用包括: - 静电喷涂:利用静电原理,将液体喷雾中的颜料带电,使其吸附在带有相反电荷的物体上,实现均匀、高效的喷涂。
- 静电除尘:利用静电原理去除空气中的尘埃和颗粒物,常见的例子包括静电除尘器和静电吸尘器。
什么是电场线和电场强度?电场线和电场强度是物理学中描述电场特性的两个重要概念。
电场线是用来表示电场分布的曲线。
在电场中,电场线是一种假想的曲线,沿着电场的方向延伸。
电场线的定义是在每一点上的切线方向与该点的电场方向相同。
电场线的密度表示了电场的强度,电场线越密集,电场强度越大。
电场线的形状和分布取决于电场的源和周围的电荷分布。
在电场中,电场线通常是从正电荷向负电荷延伸。
电场线的性质有如下几个重要特点:1. 电场线不能相交:由于电场线的定义是在每一点上的切线方向与电场方向相同,所以电场线不可能相交。
如果两条电场线相交,那么在交点处的切线方向将有两个不同的方向,与电场方向相矛盾。
2. 电场线的形状:电场线的形状取决于电场的源和周围的电荷分布。
在电场中,电场线通常是从正电荷向负电荷延伸。
例如,在一个正电荷周围的电场线是从正电荷向外辐射的;在一个带电平板上,电场线是平行于平板的。
3. 电场线的密度:电场线的密度表示了电场的强度。
电场线越密集,电场强度越大。
在电场中,电场线的密度不均匀分布,电场线趋向于在强电场区域更密集。
电场强度是描述电场强度大小和方向的物理量。
它表示单位正电荷所受到的电场力。
电场强度的符号通常用E表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
电场强度是一个矢量量,它的大小和方向都很重要。
电场强度可以通过电场力对单位正电荷所做的功来计算。
根据定义,电场强度E等于单位正电荷所受到的力F与单位正电荷之比,即E = F/q。
如果电场强度为正,表示电场力的方向指向正电荷;如果电场强度为负,表示电场力的方向与正电荷相反。
电场线和电场强度在物理学和工程学中都有广泛的应用。
它们在静电学、电场分析、电动势、电容器等领域起着重要的作用。
例如,在静电学中,电场线和电场强度可以用来计算电场中的力和能量。
在电场分析中,电场线和电场强度可以用来描述电场的分布和性质。
在电容器中,电场强度是电容器的重要参数。
因此,对于电场线和电场强度的概念和相互关系的深入理解对于理解和应用电场现象具有重要意义。
第三讲:电场线学习目标1.掌握用电场线表示电场强度的方法;2.掌握常见电场的电场线的特点及其画法;3.掌握匀强电场。
知识串讲一、电场线的概念在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的场强方向都在各该点的切线方向上,这些曲线就叫做电场线。
二、几种常见电场中电场线的分布及特点(1)正、负点电荷的电场中电场线的分布特点:a、离点电荷越近,电场线越密,场强越大b、以点电荷为球心作个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向不同。
(2)等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布特点:a、沿点电荷的连线,场强先变小后变大b、两点电荷连线中垂面(中垂线)上,场强方向均相同,且总与中垂面(中垂线)垂直。
c、在中垂面(中垂线)上,与两点电荷连线的中点O等距离各点场强相等。
(3)等量同种点电荷形成的电场中电场线分布特点:a、两点电荷连线中点0处场强为零b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为0c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏(4)匀强电场概念:在电场的某一区域里,如果各点场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场。
特点:a、匀强电场是大小和方向都相同的电场,故匀强电场的电场线是平行等距的直线b、电场线的疏密反映场强大小,电场方向与电场线平行(5)点电荷与带电平板的电场中电场线的分布特点:a、以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称。
b、电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布,而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线c 、在带电平板表面场强与平板垂直三、电场线的性质(1)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或,且不会在没有电荷的地方中断;(2)电场线不相交;(3)静电场的电场线不闭合;(4)电场线的疏密程度反映场强的大小;(5)电场线是人为引入的不是客观存在的物质;(6)电场线不是电荷的运动轨迹。
四、关于电场线的几点说明(1)电场线是假想的曲线电场线跟“质点”“点电荷”这些理想化的模型不同。
电场线一、定义为了形象描述电场而在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点电场方向相同,这些曲线就叫电场线.电场是客观存在的,而电场线是为了形象地描述电场场强大小和方向,而人为地引入(画出)的一簇假想曲线,并非是客观存在的物质.二、电场线的基本性质(1)静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远(2)电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向(3)电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)(4)任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)证明:若电场中两条电场线相交,则过交点可做两个场强方向,这与电场中某点只能有一个场强方向矛盾,故电场线不能相交。
(5)电场线(静电场)不能是闭合曲线,也不在无电荷处中断证明:○1若静电场的电场线是闭合的,则沿电场线方向绕一圈回到原点,电势应降低,这与电场中某点只能有一个电势矛盾,故电场线不可能是闭合曲线。
○2若静电场的电场线是闭合的,则沿闭合曲线从一点运动一圈回到出发点,由电场力与电荷运动方向时刻共线,可得电场力做功不为零;而依据从电场中一点回到该点电势差为零,可得电场力做功为零,一个过程却有两个结果,故电场线不能是闭合曲线。
(6)电场线与等势面(等势线)垂直证明:若电场线与等势面不垂直,则位于等势面上的电荷,将受到一个不垂直于等势面的电场力,这个力就会使得电荷沿等势面运动且对其做功,这与沿等势面移动电荷电场力不做功是矛盾的,故电场线与等势面是垂直的。
三、几个方向1.电场线方向:始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远(电场线为假想的曲线,其方向人为规定)2.场强(电场)方向:正电荷受电场力方向(电场线为直线,场强方向与电场线方向一致;电场线为曲线,场强方向为电场线切线方向)3.电荷受力方向:正电荷与场强方向一致,负电荷与场强方向相反4.电荷运动(速度)方向:轨迹切线四、带电粒子运动轨迹与电场线重合的条件○1电场线为直线。
简述电场线的特点
电场线是用来描述电场分布的曲线,它具有以下特点:
1. 电场线从正电荷指向负电荷:电场线始于正电荷,终于负电荷。
这是因为正电荷会产生向外的电场,而负电荷会产生向内的电场。
因此,电场线的方向总是从正电荷指向负电荷。
2. 电场线不相交:在同一区域内,电场线不会相交。
这是因为电场线表示的是电场的方向和强度,如果电场线相交,则会出现多个电场方向和强度的矛盾情况。
因此,电场线不相交是为了保持电场的一致性。
3. 电场线趋向于与导体垂直:当电场线遇到导体表面时,它会趋向于与导体表面垂直。
这是因为导体内部的自由电子会受到电场力的作用,使其在导体内部移动,直到达到静电平衡。
在静电平衡状态下,导体内部的电场强度为零,因此电场线与导体表面垂直。
4. 电场线与等势线垂直:等势线是表示电势相等的曲线。
电场线与等势线垂直是因为电场力是沿着电势降低的方向产生的。
如果电场线与等势线不垂直,就会存在沿着电势升高方向产生的力,这将导致电荷无限制地加速,违背能量守恒定律。
5. 电场线密度表示电场强度:电场线的密度表示了电场的强度。
当电场线密度较大时,表示电场强度较大;而当电场线密度较小时,表示电场强度较小。
电场线的密度可以通过增加电场线的数量或减少电场线之间的间距来改变。
综上所述,电场线具有指向负电荷、不相交、趋向于与导体垂直、与等势线垂直以及密度表示电场强度的特点。
通过电场线的分布,可以直观地了解电场的性质和分布情况。
电场线教学目标知识目标1.知道什么视电场线,知道用电场线可以形象地表示电场的方向和强弱.2.知道一个点电荷、两个等量点电荷、点电荷与带电平行板间的电场线的分布.3.知道什么视匀强电场,以及匀强电场的电场线的分布.4.知道两块靠近的平行金属板,大小相等,互相正对,分别带有等量的正负电荷,他们之间的电场(除边缘附近外)是匀强电场.教学建议教材分析电场线的要点:1.电场线是假想的:电场线是人们用来形象的描述电场的分布而画出的一簇曲线,虽然实验模拟了这簇曲线的形状,但是实验没有正是电场线的真是存在,电场线是假想的.2.电场线不是闭合曲线:在静电场中,电场线起始于正电荷,终止于负电荷,不形成闭合曲线.3.电场线的每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致.4.电场线的疏密与电场强弱的关系:电场线的疏密程度与场强大小有关,电场线密处电场强,电场线疏处电场弱.5.电场线在空间不相交.注意:在最后归纳相互电场线表达的意义,特别要强调电场线上每一点的切线方向,就是该电的场强方向,强调电场线的疏密与场强大小的关系.重点难点1.重点是电场线的定义,以及电场线的分布2.难点是电场线的特点和匀强电场线的特征关于电场线讲解的教法建议电场线是为形象描述电场中电场强度分布情况而假想的线,是法拉第首先提出的.讲述电场线时,一定要通过实验将抽象的知识具体化,根据条件可用验电羽,或蓖麻油内悬浮头发屑等方法演示正负点电荷产生的电场的电场线,和等量、异种点电荷、等量同种点电荷产生电场的电场线,以及匀强电场的电场线.同时要求学生能够画出正负电荷、等量异种电荷、等量同种点电荷产生的电场和匀强电场的电场线.--示例电场线一教学目标1.在物理知识方面的要求:(1)掌握用电场线表示电场强度的方法;(2)掌握常见电场的电场线画法;(3)掌握匀强电场.2.通过观察演示实验,概括出经典电场的电场线特点,培养学生的观察概括能力.二教具感应起电机一个、验电羽两个,两块带有验电羽的绝缘铝板.三主要教学过程(一)复习提问1.电场强度的定义及其物理意义是什么?2.电场强度的决定因素是什么?3.及有什么联系与区别?4.简述电场强度的叠加原理.(二)引入新课电场看不见,摸不着,想个什么样的方法来形象地描述它呢?在初中,同学们学过磁场,磁场也看不见摸不着;当时用什么方法来形象地描述它呢?用磁感线.磁感线是真实存在的呢?不存在,是假想的.用它来形象、直观地描述磁场强弱和方向.磁感线在条形磁体外部由n极指向s极,内部由s极指向n 极,是闭合曲线,且外部稀疏内部稠密.磁感线有走向,磁感线上某点切线方向为该点磁场方向,也是该点所放小磁针的n极指向,即n极受力方向.磁感线不相交(如图1所示).形象直观地描述磁场用磁感线,形象直观地描述电场呢?(三)教学过程设计1.电场线概念引入英国物理学家法拉第首先引入了电场强度的图象,他在电场中画了一些线,使这些线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,并使线的疏密表示场强的大小.这些线称为电场线.2.几种常见电场的电场线匀强电场(1)点电荷电场的电场线共3页,当前第1页123如图2(a)所示,在a点放正电荷q,研究该电场的电场线.为此在q的周围b点放上+1c的点电荷q,它受到的电场力方向在a与b连线上,并且由a指向b,再在a与b连线上取任一点c,放+1c 点电荷q,它受的电场力方向仍在连线上,方向由a向c,由于电场线在b与c的切线共线,所以射线ac为一条电场线.同理,由a点出发的所有射线都可以是电场线,但考虑到对电场线的另一要求,它的疏密应表示e的大小,再考虑到空间对称,所以每对相邻电场线间的夹角应该相同,所以电场线应是图2(b)所示的样子.对负电荷q的电场线,只需将正点电荷q的电场线反向即可.如图2(c)所示.(2)等量异号点电荷的电场线如图3(a)所示,在a点与b点分别放上点电荷+q与-q,并研究它们的电场线的形状.首先研究直线ab上的情况,在a与b之间的连线的任一点放上+1c的点电荷q,q受到两个电荷同时作用,而合力方向在a与b的连线上,由此可知,线段ab是一条电场线,方向由a指向b,再将q放于b点右侧直线上的任一点,发现q受的合力方向也在ab连线上,并指向b,所以终止于b点的这条射线也是一条电场线,方向指向b.再将q放于a点左侧直线上的任一点,发现q受的合力方向也在ab直线上,方向由a向外,所以从a点出发的,方向背向a点的这条射线也是一条电场线.a与b连线上的电场线情况如图3(a)所示.再研究线段ab的垂直平分线上的情况.为此在其上任一点放上+1c的点电荷q,它受到的两个点电荷的作用力等大,而合力都垂直,如图3(b)所示.所以通过的所有电场线都应与垂直.再在直线的两侧取d与,使它们对直线成轴对称.将+1c的点电荷q放于d点,它所受的合力指向斜上方;将q放于点,它受的合力指向斜下方.可以看出,从a点出发,经过d、回到b的一条曲线是一条电场线,如图3(c)所示.同理,在直线ab的上边与下边可以画出许多这样的电场线,但考虑到电场线的疏密应对应场强的弱强的要求,电场线只能画成图3(d)所示的形状.最后应指出,电场线并不只存在于纸面上,而是分布于整个立体空间.要想研究空间某一点的场强情况,只需将纸平面以ab线为轴转动到该点即可.(3)等量同号点电荷电场的电场线用上述的方法也可以得到等量同号点电荷的电场线,如图4所示.分析方法略去.(4)均匀带电的无限大平面电场的电场线图5(a)所示为均匀带正电的无限大平面,在平面上任一点a 放+1c点电荷q,它所受电场力方向如何?由于空间对称,可以肯定q受力的方向一定垂直平面a向上,所以垂直平面a的所有向上的、向下的直线,都可能是电场线,但考虑到电场线的疏密应该表示场强的强弱,又考虑到空间对称,因而电场线各处的疏密相同,所以电场线只能画成图5(b)的形状,即电场线是疏密均匀的平行线.对于无限大均匀带负电的平面,电场线形状图5(c)所示.电场线仍是疏密均匀的平行线,只是指向平面.这说明在无限大均匀带电平面的两侧场强大小、方向相同.这种电场称为匀强电场.(5)带有等量异号电荷的无限大平行金属板的电场的电场线如图6(a)所示,带有等量异号电荷的两个无限大平面平行放置,由于对称,每个平面上电荷的分布是均匀的.由场的叠加原理可知,每个带电平面都在它的周围独立地产生电场,而总的电场应为两个分电场的矢量合.图6(b)画出了每个带电平面的电场线,实线代表正电荷的电场线,虚线代表负电荷的电场线.由于它们都是匀强电场,各分场场强大小处处相等,只是方向有差别.在两板之间两场方向相同,叠加后场强增大;在两板外侧,两场方向相反,互相抵消,场强为0,整个电场电场线的形状如图6(c)所示.共3页,当前第2页1233.电场线的演示(l)点电荷电场线的演示如图7(a)所示将验电羽与感应起电机的一个放电杆接通,摇动电机,验电羽上丝线会按场强方向排列,因而显示出电场线.可以看出,电场线形状与图2(b)相似.(2)演示等量异号点电荷电场线放好两个验电羽,如图7(b)所示,再用导线将它们分别与起电机的两个导电杆相连,摇动电机,丝线排列在电场方向上,形成类似图3(d)的形状.(3)演示等量同号点电荷电场线如图7(b)所示,再用导线将同一个导电杆与两个验电羽相连,摇动起电机,丝线排成形成类似图4的形状.(4)演示带有等量异性电荷平行金属板的电场线如图7(c)所示用导线将两板分别与起电机的两个放电杆连接,并摇动起电机,丝线就排列在电场线方向上.可以观察到,在两板的中央部分,电场线是平行的,其余边缘部分电场线不平行,如图8所示.这是因为平行金属板并非无限大所致,且非正对面上的丝线不动,原因是外侧.4.总结电场线的性质(l)电场线是假想的,不是真实的.(2)电场线起于正电荷止于负电荷,电场线不闭合.对于单个点电荷,正电荷假想无穷远处有负电荷,电场线终止于那里;负电荷同理.(3)电场线的疏密表示电场的强弱.(4)电场线不能相交.因为在电场中的任一点处只有一个电场强度,方向唯一,如相交则该处出现两个场强方向,所以不能相交.(5)电场统不能相切.原因:电场线疏密表示强弱,如相切则在切点电场线密度无穷大,这种情况不可能,所以不会相切.(四)作业分别画出正点电荷,负点电荷,等量异性电荷,等量同性电荷,无限大均匀带电平面,带有等量异性电荷的无限大平行平面的电场线.四说明1.注意强调我们画的是几种典型电场的电场线平面分布图,实际上是空间立体分布的.2.强调一定要记住几种典型电场的空间分布.3.电场线上茶点的切线方向是那点的电场强度方向,是放在那点检验电荷+q的受力方向,也是检验电荷+q在那里所获得的加速度方向.电场线不一定是检验电荷的运动轨迹.。
电场线的理解
电场线是用来描述电场分布的一种图形化工具。
在电磁学中,电场是由带电粒子产生的一种物理现象,它是以电荷为源的力场。
电场线可以帮助我们理解电场的特性和分布情况。
电场线的定义是沿着电场的方向指示电荷在其中所受的力的方向。
根据电场线的规定,电荷在电场中沿着电场线移动时,将感受到一个力的作用,这个力的方向和电场线的方向相同。
电场线的特点是:电场线在电荷附近呈现出从正电荷指向负电荷的方向;电场线不会相交,相交的情况会引发矛盾,因为一个点上只能有一个力的方向;电场线密集的地方表示电场强度大,而稀疏的地方表示电场强度小。
利用电场线,我们可以更直观地理解电场的分布情况。
例如,在两个带电粒子之间,电场线从正电荷开始,指向负电荷,这表示正电荷受到负电荷的引力作用,而负电荷受到正电荷的斥力作用。
在一个均匀带电平面附近,电场线是平行的,而在一个带电球体附近,电场线是从球心向外辐射的。
通过观察和分析电场线的分布,我们可以推测电场的强度和方向。
这对于解决与电场相关的问题非常有帮助,比如计算电场的强度和电势,以及预测带电粒子的运动轨迹等。
总之,电场线是一种用于描述电场分布的图形化工具,它能够帮助我们更好地理解电场的特性和分布情况。
通过观察和分析电场线的分布,我们可以推测电场的强度和方向,并用于解决与电场相关的问题。
什么是电场线?如何计算电场线的密度?
电场线是一种虚拟的线,用于描述电场中力的方向和强度。
在物理中,电场线始于正电荷并终止于负电荷,或者从无穷远处指向正电荷,并从负电荷指向无穷远处。
在均匀电场中,电场线是相互平行的直线,而在非均匀电场中,它们会弯曲。
要计算电场线的密度,我们需要使用高斯定理。
高斯定理表明,通过任何封闭表面的电场线数等于该封闭表面所包围的电荷量。
因此,我们可以通过计算包围在封闭曲面内的电荷量来计算电场线的密度。
具体来说,如果有一个带电体,我们可以用一个封闭曲面将其包围起来,并计算该曲面内的电荷量。
然后,根据高斯定理,通过该封闭曲面的电场线数等于该电荷量。
最后,我们可以通过将电场线数除以封闭曲面的面积来计算电场线的密度。
需要注意的是,电场线的密度与电荷的分布和电荷量有关。
如果电荷分布不均匀,那么电场线的密度也会不均匀。
因此,在计算电场线密度时,我们需要考虑电荷的分布情况。
电场线概念电场线概念电场线是描述电场分布的图形化工具。
它是一些箭头或曲线,用于表示在空间中电场的强度、方向和形状。
通常,电场线是从正电荷朝向负电荷延伸的曲线。
在本文中,将详细介绍电场线的定义、性质、应用以及相关注意事项。
一、定义1.1 电场在介绍电场线之前,需要先了解什么是电场。
简单来说,电场是指由带电粒子所产生的力作用于另一带点粒子时所表现出来的效应。
它可以通过一个矢量来描述其强度和方向。
1.2 电场线而电场线则是用于描述空间中各点处的电场强度和方向的曲线或箭头。
二、性质2.1 密集程度与强度成正比在同一区域内,密集程度越大的电场线表示该区域内的电场强度越大。
2.2 互相垂直且不交叉任意两条相邻的电场线必须垂直于彼此,并且不会交叉。
这也意味着,在同一区域内不存在两个不同方向但却互相平行的电场线。
2.3 起点与终点电场线始于正电荷并指向负电荷。
如果存在多个正电荷或负电荷,则每个正电荷都会有一组从其出发的电场线,每个负电荷都会有一组指向其的电场线。
这些线条在空间中交织着,形成了一个描述整个区域内电场分布的图案。
三、应用3.1 空间中各点处的电场强度和方向通过观察电场线的密集程度和方向,可以推断出空间中各点处的电场强度和方向。
例如,在两个带点粒子之间,如果两者之间存在许多密集的、指向对方的曲线,则说明该区域内存在强烈的相互作用力。
3.2 优化设计在工程设计中,可以利用电场线来优化设计。
例如,在高压输变电站中,可以通过调整导体形状和位置来改变周围空间内的电场分布情况,从而减少漏电流和损耗。
四、注意事项4.1 仅适用于静态情况由于动态情况下各种因素(如感应效应)会影响到实际情况下的电场分布,因此电场线仅适用于静态情况下的电场描述。
4.2 不同形状的导体在实际应用中,不同形状的导体会对电场线产生影响。
例如,如果导体表面存在凸起或凹陷,则该区域内的电场线可能会发生弯曲或偏移。
因此,在实际应用中需要对不同情况进行综合考虑。
什么是电场线电场线是用来描述电场分布的一种图形表达方式。
在电磁学中,电场是指由电荷产生的物理场,在空间中存在着电场强度。
为了更直观地理解电场分布情况,科学家们引入了电场线的概念。
电场线可以用来表示电场强度的大小和方向。
一般来说,电场线是由一系列连续的箭头构成的,箭头的指向表示了电场的方向,箭头的长度则表示了电场的强度。
这样一组连续的箭头就能够形成一条电场线。
根据电场线的定义,我们可以得出几个重要的特点:1. 电场线从正电荷指向负电荷:正电荷会产生电场,而电场线从正电荷的位置向外伸展出去。
而负电荷则相反,电场线会从负电荷的位置指向负电荷。
2. 电场线不交叉:电场线之间不会交叉,这是因为电场线上每一点的方向都是唯一确定的。
如果电场线之间交叉,就会出现一个点既指向正电荷又指向负电荷的情况,这是不符合实际的。
3. 电场线的密度代表电场强度的大小:电场线的密度越大,表示单位面积上通过的电场线条数越多,从而表示单位面积上的电场强度越大。
反之,电场线的密度越小,表示单位面积上的电场强度越小。
通过观察电场线的分布情况,我们可以得出一些结论:1. 对于一个带电粒子,电场线从其周围均匀地向外辐射,说明它产生了一个均匀的电场。
2. 对于两个电荷,它们之间的电场线由正电荷向负电荷弯曲而去,这表明电场线会沿着电势降低的方向运动。
3. 如果电场线的密度越来越大,说明电场的强度也越来越大,可能是由多个电荷叠加产生的。
电场线的概念在电磁学中具有重要的意义。
它不仅可以帮助我们直观地了解电场的分布情况,还可以作为研究电场性质的重要工具。
在实际应用中,我们可以使用电场线来分析电场的强度分布,从而更好地理解电场对电荷的作用效果。
总结起来,电场线是一种用来描述电场分布的图形表达方式,它能够直观地表示电场强度的方向和大小。
通过观察电场线的分布情况,我们可以得到一些有关电场特性的重要信息。
电场线的概念在电磁学的研究和应用中起着至关重要的作用。
§1.3(2)电场线(教材12页)【自主学习】四、电场线1.电场线的作用:是为了形象的描述电场中各点电场强度的和而引入的假想的曲线.(参看教材12页下)2.电场线的定义:在电场中画出一条条有方向的曲线,曲线上每点的________都跟该点的方向一致,这样的曲线叫电场线. (参看教材12页下)3.电场线的特点:(参看教材12页下)①电场线总是从(或无限远)出发,终止于到(或无限远).②电场线在电场中既不,也不会中断.还不闭合.③同一副电场线图中,电场强度较大的地方电场线,电场强度较小的地方电场线_______,4.几种常见点电荷电场线: (参看教材13页上)(1)正负点电荷的电场线;这两种电场线都是呈辐射状的直线...............,(2)等量异号电荷的电场线;(中间呈宫灯形......)(3)等量同号电荷的电场线;(中间.有空白区....).五、匀强电场(参看教材14页下)1.匀强电场定义:如果电场中的各点电场强度的、,这个电场就叫做匀强电场.2.匀强电场的电场线是的线. (参看教材14页下)3.常用的匀强电场(参看教材14页下)例如带有等量异号电荷的一对平行的金属板,如果两板相距,它们之间的电场,除边沿部分外,可以看做。
而两板的外面。
【典型例题】1.如图所示是静电场的一部分电场线分布,下列说法中正确的是()A.这个电场可能是负点电荷产生的电场B.试探电荷q在A点处受到的电场力比它在B点处受到的电场力大C.试探电荷q在A点处的瞬时加速度比它在B点处的瞬时加速度小(不计重力)D.试探电荷q在B点处所受到的电场力的方向沿B点切线方向2.下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是()【学后自测】3.如图,是电场中一条电场线,在O点放一可移动的负电荷,若该电荷仅在电场力作用下从静止沿电场线由O向b运动,则关于电场线的方向及电荷运动的情况是( )A.电场线方向由a 指向bB.电场线方向由b 指向aC.电荷一定做匀加速运动D.电荷可能做变加速运动4.如图,带箭头的直线是某电场中的一条电场线,其上有a 、b 两点,用E a 、E b 表示a 、b 两处的场强的大小,则 ( )A .a 、b 两点场强的方向相同 B.电场线从a 指向b ,所以E a >E bC.电场是直线,所以E a =E bD.不知a 、b 附近的电场线分布,E a 、E b 的大小不能确定5、如图所示,A.由E =F/q 可知B 、B 点场强大于C.A D.A 点场强大于B6.一个初速度不为零的带电粒子(不计重力),在电场中可能出现的运动状态是 ( )A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀变速曲线运动D.匀速圆周运动7..如图:实线表示匀强电场中的一组电场线,一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示,a 、b 是轨迹上的两点,关于粒子的运动情况下列说法正确的是 ( )A . 若该粒子带正电荷,则运动方向可能是由a 到bB . 若该粒子带负电荷,则运动方向可能是由a 到bC . 若该粒子带正电荷,则运动方向可能是由b 到aD . 若该粒子带负电荷,则运动方向可能是由b 到a8.把质量为m 的正点电荷q 在电场中从静止释放,它在电场中运动的过程中,不计电荷重力,下面说法正确的是 ( )A. 点电荷的速度方向必定和所在点的电场线方向一致B. 点电荷的速度方向必定和所在点的电场线切线方向一致C. 点电荷的加速度方向必定和所在点的电场线方向垂直D. 点电荷的受力方向必定和所在点的电场线切线方向一致a oba b9. 实线为三条未知方向的电场线,从电场中的M 点以相同的速度飞出a 、b 两个带电粒子,a 、b 的运动轨迹如图中的虚线所示(a 、b 只受电场力作用),则 ( )A.a 一定带正电,b 一定带负电B.电场力对a 做正功,对b 做负功C.a 的速度将减小,b 的速度将增大D.a 的加速度将减小,b 的加速度将增大10.如图所示,M 、N 为两个等量的同种正点电荷,在其连线的中垂线上的P 点放置一个静止的点电荷q(负电荷),不计重力,下列说法正确的是 ( )A.点电荷在从P 到O 的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大B.点电荷在从P 到O 的过程中,加速度越来越小,速度越来越小C.点电荷运动到O 点时加速度为零,速度达到最大值D.点电荷超过O 点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到速度为零11.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场.其电场强度为E ,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m 的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,已知重力加速度为g ,如图所示.请问:(1)小球带电荷量是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?【分层练习】12.如图:在光滑水平面上固定一个小球A,用一根原长为L 0由绝缘材料制成的轻弹簧把A 球与另一个小球B 连接起来,然后让两球带上等量同种电荷q,这时弹簧的伸长量为x 1,如果设法使A 、B 两球的电荷量各减少一半,这时弹簧的伸长量为x 2,则 ( )A.x 2=x 1B.x 2=x 1/4C.x 2>x 1/4D.x 2<x 1/413 在场强为E 的匀强电场中,取O 点为圆心,r 为半径作一圆周,在O 点固定一电荷量为+Q 的点电荷,a 、b 、c 、d 为相互垂直的过圆心的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷+q 放在d 点时,该检验电荷恰好平衡.已知静电力常量为k ,不计检验电荷的重力,求:(1)匀强电场场强E 的大小,方向如何?(2)检验电荷+q 放在点c 时,受力F c 的大小、方向如何?(3)检验电荷+q 放在点b 时,受力F b 的大小、方向如何?。
学科:物理教学内容:电场线【基础知识精讲】1.电场线定义:在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点电场方向相同,这些曲线就叫电场线.电场是客观存在的,而电场线是为了形象地描述电场场强大小和方向,而人为地引入(画出)的一簇假想曲线,并非是客观存在的物质.2.电场线的基本性质(1)电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.(2)电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强).(3)静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远.它不封闭,也不在无电荷处中断.(4)任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切).3.匀强电场(1)定义:电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.(2)匀强电场的电场线:是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例如,两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中,除边缘附近外,就是匀强电场.如图4.常见电场的电场线【重点难点解析】重点 用电场线形象地描述电场.难点 理解电场线的性质,理解电场线是引人的假想的线,并不真实存在.1.点电荷在电场中只受电场力作用时的运动轨迹即为一条电场线吗?解析 显然不是.首先,带电粒子在电场中的运动轨迹是带电粒子的位置在空间分布图像,是实际存在的;而电场线是人们为形象地描述电场而引入的假想线,实际上并不存在.其次,运动轨迹的切线方向反映带电粒子的速度方向,而电场线的切线方向即场强方向反映正电荷受力方向,很显然,速度方向与力的方向毫无关系.因此,电场线与运动轨迹是两回事.但是,当电场线是直线,且带电粒子初速为零或初速方向在这一条直线上时,带电粒子将沿电场线运动,即它们重合,这是一种特例.即使在这种特定的情况下,也不能说运动轨迹就是一条电场线,因为它们是两个完全不同的物理概念.2.对电场线的疏密的意义的正确理解(1)电场线的疏密表示场强的大小,但仅有一条电场线是不能判定场强大小的,如图所示为一条水平向右的电场线,由此只能确定三点的场强方向都为水平向右,但不能判断a 、b 、c 三点场强的大小.设想该电场线是左边某正点电荷发出,则有E a >E b >E 若该电场线是在右边的一负点电荷所形成,则有E a <E b <E c ;若该电场线是某匀强电场中的一条,则有E a =E b =E c ,故一条电场线不能判断场强大小.(2)就电场线的疏密而言,必指空间某一范围,因此用电场线的疏密表示某点场强的大小,应以该点周围一个小面积内的电场线条数来考虑,同时不能错误认为电场线经过点的场强一定大于电场线间不在电场线上点的场强.【难题巧解点拨】例1 A 、B 为带异种电量的两点电荷,c 、d 为A 、B 连线上的两点,且Ac=Bd ,如图所示,关于c 、d 两点间电场强度的情况是( )A.由c 到d 电场强度由大变小B.由c 到d 电场强度由小变大C.由c 到d 电场强度不变D.由c 到d 电场强度先变小后变大解析 c 、d 间的电场处于A 、B 两异种点电荷所形成的叠加场,各点场强可由E A +E B 表示,但计算起来较繁杂,可借助电场线来描绘,如下图所示,从电场线分布看,c —d 电场线密—疏—密,因此电场强度先变小后变大.答案选D.例2 在下图中实线是匀强电场的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上两点,若带电粒子的运动中只受电场力作用,则由此图可作出正确的判断是( )A.带电粒子带负电荷B.带电粒子带正电荷C.带电粒子所受电场力方向D.带电粒子作匀变速运动解析带电粒子在电场中沿曲线ab运动,其曲率中心在左侧,故该粒子带负电荷,选A、C.由于带电粒子在匀强电场中,所受电场力为恒力,故加速度是一个大小和方向均不变的量.答案选项ACD.评注在曲线运动中要学会①由曲线的弯曲方向判断受力方向;②一个粒子(或物体)是否做匀变速运动要看其加速是否为恒量.例3 如图14.3-6所示,在匀强电场中,将质量为m、带电量为q的一带电小球由静止释放,如果带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向的夹角为θ,那么匀强电场的场强大小是( )A.唯一值是mgtgθ/qB.最大值是mgtgθ/qC.最小值是mgtgθ/qD.以上都不对图14.3-6 图14.3-7解析带电小球在匀强电场中受到重力mg和电场力Eq的作用.这两个力的合力在小球运动轨迹的直线上.从题目给的已知条件只能确定重力mg的大小、方向和合力的方向.而电场力的大小和方向均不确定,这实际是一个不定解的问题,电场力不可能只有唯一的值.由平行四边形定则则知,依据一个分力(mg)的大小、方向和合力的方向,可以作无数多个平行四边形,如图14.3-7所示.在这无数的平行四边形中,mg是一个固定的边,其另一个邻边Eq,只有垂直对角线(合力)时,才能取得最小值:Eq=mgsinθ.答案选D.【命题趋势分析】本节的考点主要有这两方面:一是考查对电场线的概念和基本性质的理解和对常见电场电场线特点的了解,多以判断形式出现;另一方面是要求在掌握场强(特别是匀强电场)知识的基础上,运用有关的力学知识解决综合问题.【典型热点考题】例1 如图所示,a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带电质点在a点由静止释放后,沿电场线向上运动,到b点速度恰好为零,则下列说法正确的是( )A.带电质点在a、b两点所受电场力都是向上的B.带电质点在a点受到的电场力比在b点受到的电场力小C.a点电场强度比b点的大D.无法比较a、b两点电场强度的大小解析此题易错选为D.虽然通过一条电场线无法判断电场强度的大小,但依题意可知,一带电质点(重力不可忽略),在a点由静止释放并沿电场线向上运动,则说明带电质点所受电场力方向一定向上,电性为正,故在a、b两点带电质点受电场力方向一定向上,则A正确.带电质点到达b时,速度恰好为零,说明带电质点受电场力一定是变力,在a点时,电场力大于重力,到达b点时,电场力小于重力,故E a>E b.答案选AC.说明本题考查了电场线与场强方向及电场力方向的关系和电场线疏密与场强大小的关系,以及带电质点在重力场和非匀强电场叠加的合成场中受力情况和运动情况的分析.解题的关键是能正确分析物理过程,理解功能转化的有关规律.例2 如下左图,悬于O点的长l的线OA、OB分别系有质量为m的小球,两球间也用长l的线连接.A带+q,B带-q后置于水平方向的匀强电场中,烧断OB后两球又会达到新的平衡,它们可能的状态是下图中的哪一个?解析这是联结体的平衡问题,适当选取研究对象,可使问题大大简化.以A、B整体为研究对象.A、B整体共受四个力作用:(1)竖直向下的重力2mg,(2)水平向左的电场力qE,(3)水平向右的电场力qE,(4)OA绳的弹力T1.根据平衡条件:T1必与2mg 大小相等方向相反,所以OA绳必竖直.隔离球B进行分析,受力情况如下图可知,AB必倾斜.答案 A图正确.说明合理选取研究对象,正确进行受力分析是解答平衡问题的关键.对研究的对象是整体考虑为好,还是隔离出部分来考虑为好要具体问题具体分析.本题的解答就是在理解匀强电场的电场力的特点前提下,按照分析系统的平衡问题的方法:整体法和隔离法交替运用,使得解答很顺利.【同步达纲练习】1.关于电场线的说法中正确的是( )A.电场中任何两条电场线不能相交B.电场线上每一点的切线方向跟电荷在该点受电场力方向相同C.沿电场线的方向场强越来越小D.电场线越密的地方同一检验电荷受电场力越大2.如图所示,AB是电场中的一根电场线,在O点放一可自由移动的负电荷,它仅在电场力作用下从静止沿电场线向B运动,则关于电场的方向及电荷运动情况为( )A.电场线方向由A指向BB.电场线方向由B指向AC.电荷做匀加速运动D.电荷做变加速运动3.仅在电场力的作用下,电荷由静止开始的运动的情况是( )A.从电场线疏处向电场线密处运动B.从场强大处向场强小处运动C.沿电场线运动D.运动轨迹和电场线不一定重合4.如图,Q是带负电的小球,放在光滑、绝缘的斜板上,斜板倾角为α,并置于匀强电场中,电场强度方向水平向左,此时Q恰好静止.今撤去斜板,球将( )A.竖直加速下落B.轨迹弯向左下方的变速曲线运动C.轨迹弯向右下方的变速曲线运动D.轨迹与竖直方向成α角的匀速直线运动5.某电场线分布如图14.3-14所示,一带电粒子沿图中虚线所示途径运动,先后通过M 点和N 点.以下说法正确的是( )A.M 、N 点的场强E M >E NB.粒子在M 、N 点的加速度a M >a NC.粒子在M 、N 点的速度v M >v ND.粒子带正电图14.3-14 图14.3-156.如图14.3-15所示,A 、B 为两个固定的正点电荷,电量相等,OC 为AB 的垂直平分线,O 为AB 中点,另一重力不计的正点电荷q ,原静止在O 点,现使它稍向上移动很小距离而后释放,它将沿OC 直线运动,在它运动过程中( )A.加速度逐渐变小B.速度逐渐变大C.电场力做正功D.所受电场力逐渐变小7.一个单摆,摆球质量为m ,并带有电量大小为q 的电荷.在没有外电场时单摆作周期为T 的简谐振动;若在单摆振动过程中,突然加上一个方向竖直向下,大小为E=q m g 的匀强电场,此后摆球的运动可能是( )A.周期仍为T 的简谐振动B.周期为2T 的简谐振动C.静止不动D.做匀速圆周运动【素质优化训练】1.如图14.3-16所示,一个带电液滴电量为q ,质量为m ,在两水平放置的场强为E 的平行金属板之间静止,这个液滴带 ,电量 ;当两板间场强突然变为原来21时,液滴则向 运动,其加速度为 .图14.3-16 图14.3-17 图14.3-182.如图14.3-17,在匀强电场中将一个电量为q,质量为m的小球由静止释放,带电小球的运动轨迹为一直线,该直线与竖直方向夹角为θ,则匀强电场场强的最小值为,若小球带正电,则最小场强的方向是 .3.在一竖直向下的匀强电场中放一绝缘的光滑半圆轨道,如图14.3-18所示,在最高点放一质量为m,电量为+q的小球,使球从静止开始沿轨道下滑,若场强为E,则小球在轨道最低点对轨道压力为 .4.质量为m,带电量为+q的液滴以初速V0进入一匀强电场中,V0方向与竖直方向成θ角,如图所示,要使该液滴沿V0方向做直线运动,匀强电场的电场强度最小值是多少?在电场强度取最小值条件下,再经过多长时间该液滴可从原处离开电场.5.竖直放置的平行金属板A、B带等量异号电荷,它们之间形成匀强电场.如图,板间用丝线悬挂着小球质量m=4.0×10-5kg,带电量q=3.0×10-7C,平衡时丝线与竖直方向夹角α= 37°,求:(1)A、B两板间匀强电场的场强是多大?(2)若剪断丝线,带电小球在两板之间将怎样运动?6.如图,真空中倾斜放着两块带有等量异种电荷的平行金属板M、N,一质量为m,电量为q的小球,自小孔P以水平速度v0射入,经时间t后又回到P点,设小球未碰到N板,求:(1)板间电场强试大小;(2)与水平方向的夹角θ.【生活实际运用】如图所示,一条长为l的绝缘细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于水平方向的匀强电场中,场强为E;已知当细线与竖直方向的偏角为α时,小球处于平衡状态.(1)小球带何种电荷?求出小球的带电量.(2)如果细线的偏角由α增大至φ,然后将小球由静止释放,则φ为多大时,才能使细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零?【知识验证实验】实验模拟电场线使通过摩擦带电的头发屑悬浮在蓖麻油里,放入电场中,头发屑按照场强的方向排列起来,即可显示出电场线的分布情景.【知识探究学习】某电荷由静止状态,在仅受电场力作用下,能沿着一条光滑而弯曲的电场线运动吗? 答:电荷受电场力方向为电场线切线方向,经短暂时间积累,就会跑到另一电场线上.而以后速度方向与受力方向之间存在夹角,电荷不断从一条电场线上跑到另一电场线上,如图所示.因此该电荷不能在仅受电场力作用下,沿着一条弯曲电场线运动.参考答案:【同步达纲练习】1.AD2.B3.D4.D5.D6.ABCD7.CD【素质优化训练】1.负电;E mg ;下;2g2. qm g θsin ; 方向与轨迹垂直,并指向斜向上。