电场 电场强度
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电场强度知识点总结
电场强度的大小取决于电场本身,即激发电场的电荷,与电场中的受力电荷无关。
在电场中某一点,试探电荷(正电荷)在该点所受电场力与其所带电荷的比值是一个与试探点电荷无关的量,该比值定义为该点的电场强度。
电场强度的单位有两种,一种是牛(顿)每库(仑),符号为N/C;另一种是伏(特)每米,符号是V/m,它与牛/库相等,即1V/m=1N/C。
此外,还有两个常见的电场强度公式。
一个是点电荷的电场强度公式E=kQ/r^2,其中k为静电力常量,Q为场源电荷电荷量,r是离场源电荷的距离。
这个公式只适用于点电荷场强的计算,表明点电荷在某点产生的场强与场源电荷成正比,与离场源电荷的距离的平方成反比。
另一个是匀强电场的电场强度与电压的关系公式E=U/d,其中U为匀强电场中两点间的电势差,d为这两点间沿场强方向的距离。
这个公式也可以用于非匀强电场中某些量的定性判断。
电场强度遵从场强叠加原理,即空间总的场强等于各电场单独存在时场强的矢量和。
这个原理表明各个电场都在独立地起作用,并不因存在其他电场而有所影响。
电场强度的叠加遵循矢量合成的平行四边形定则。
电场强度的大小关系到电工设备中各处绝缘材料的承受能力、导电材料中出现的电流密度、端钮上的电压,以及是否产生电晕、闪络现象等问题,是设计中需考虑的重要物理量之一。
以上是关于电场强度的一些重要知识点,涵盖了电场强度的定义、单位、计算公式、性质、应用等方面。
在学习电场强度时,需要充分理解这些知识点,并能够灵活运用它们解决实际问题。
电场强度知识点总结电场强度是电场力对单位电荷的作用力,它是电场的基本属性之一。
了解电场强度的概念和相关知识对于理解电场的特性以及电场力的作用机制至关重要。
本文将对电场强度的定义、计算方法、性质和应用进行总结。
1. 电场强度的定义电场强度表示单位正电荷在电场中所受的力,通常用E表示。
在均匀电场中,电场强度的方向与电场力的方向一致,大小等于电场力对单位正电荷的作用力。
电场强度是矢量量,它的单位是牛顿/库仑(N/C)。
2. 电场强度的计算方法电场强度的计算方法可以通过库仑定律来推导。
库仑定律描述了两个点电荷之间的电场力与电荷量及它们之间的距离的关系。
根据库仑定律,电场强度E与电荷量Q和距离r之间的关系为E=kQ/r^2,其中k为库仑常数。
3. 电场强度的性质(1)电场强度与电荷量成正比:在其他条件不变的情况下,电场强度与电荷量成正比。
即电荷量越大,电场强度越大;电荷量越小,电场强度越小。
(2)电场强度与距离的平方成反比:在其他条件不变的情况下,电场强度与距离的平方成反比。
即距离越远,电场强度越小;距离越近,电场强度越大。
(3)电场强度有方向性:电场强度是矢量量,具有方向性。
方向由正电荷向负电荷的方向指向。
在均匀电场中,电场强度的方向与电场力的方向一致。
(4)电场强度的叠加原理:如果在某个区域内存在多个电荷产生的电场,那么在该区域内的电场强度等于各个点电荷产生的电场强度的矢量和。
4. 电场强度的应用电场强度的应用非常广泛,以下是一些电场强度的应用场景:(1)电力场:在电力场中,电场强度用于描述电荷在电势差下的移动情况,如电流的产生和流动。
(2)电子设备:在电子设备中,电场强度用于分析电磁波的传播和电子器件的工作原理。
(3)电场屏蔽:在电子设备中,通过合理设计和应用电场强度,可以实现对电场的屏蔽和调控,保证电子设备的正常工作。
(4)电场感应:电场强度的变化可以产生感应电流和电势差,这一原理被广泛应用于电场传感器和电场探测技术中。
电场的电场强度电场是电荷周围的物理场,电荷在该场中受到力的作用。
而电场强度则用来描述电场的强弱,衡量单位为牛顿/库仑(N/C)。
1. 电场的定义电场是物质中存在电荷时所形成的一种物理场,它由电荷产生并影响其他电荷。
它是物体所受电力的源,牛顿第一定律描述了电荷在电场中受力的行为。
2. 电场强度的概念电场强度是描述电场力场的特征量,它指的是单位正电荷在电场中所受到的力的大小。
电场强度的方向则是力的方向。
电场强度的计算公式为E = F/Q,其中E表示电场强度,F表示受力大小,Q表示电荷大小。
3. 电场强度的性质电场强度具有以下几个基本性质:- 电场强度与电荷大小成正比:当电荷增大时,电场强度也随之增大;当电荷减小时,电场强度也减小。
- 电场强度与距离的平方成反比:当距离增大时,电场强度减小;当距离减小时,电场强度增大。
- 电场强度在空间中是矢量:它具有方向性,指向正电荷的方向与力的方向相同,指向负电荷的方向与力的方向相反。
- 电场强度叠加原理:当有多个电荷存在时,电场强度可以叠加,即将每个电荷单独产生的电场强度矢量相加,求得合成的电场强度。
4. 电场强度的计算方法电场强度的计算方法取决于电荷分布的形式。
对于均匀带电球壳,其电场强度在球壳外部点的计算公式为E = kQ/r²,其中k为库仑常数,Q为球壳的电荷量,r为点到球心的距离。
对于均匀带电球体,其电场强度在球体外部点的计算公式为E =kQ/r²,其中k为库仑常数,Q为球体的电荷量,r为点到球心的距离。
对于无限长直导线,其电场强度计算公式为E = kλ/r,其中k为库仑常数,λ为导线上单位长度的电荷值,r为点到导线的距离。
5. 电场强度的应用电场强度的概念和计算在电学中有广泛的应用。
例如,我们可以利用电场强度计算带电粒子所受到的电力,从而了解电荷在电场中的受力情况。
这对于设计电子设备、电路和电子器件非常重要。
电场强度的应用还涉及到静电力、电场势能等方面。
第二节电场和电场强度知识点总结1、电场定义:电荷周围空间里存在的一种特殊形态物质。
2、注意:①电场是一种特殊存在的物质②任何电荷周围都存在电场③电场特性:对放入其中的电荷有力的作用。
④电荷之间的作用力通过电场作用。
二、电场强度:1、场源电荷:产生电场的电荷。
2、试探电荷:放入电场中探测电场性质的电荷。
3、试探电荷必须具备条件:1)电荷量足够小2)体积足够小。
满足上述条件的原因:它的引入不会影响原电场的分布4、电场的强度:放入电场中的某一点的检验电荷受到的电场力F跟检验电荷的电量q 的比值E①表达式:E=F/q(定义式)适用于任何电场②单位:N/C 1V/c=1V/m③电场强度是矢量。
方向:跟正电荷受的电场力方向相同与负电荷受的电场方方向相反④物理意义:描述该点的电场强度强弱和方向的物理量。
⑤注意:场强的大小和方向由电场本身决定与放入电荷无关。
三、真空中点电荷的电场强度:1、表达式:E=kQ/r22、注意:①该式仅适用于真空中的点电荷。
②Q是场源电荷的电荷量。
③r是电场中的点到场源电荷的距离。
3、两场强公式的区别:4、点电荷方向(正电有受力方向):正的点电荷,场强背离本身。
负的点电荷,场强指向本身。
四.电场强度的叠加:如果场源是多个点电荷,则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
五、电场线:1、定义:用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲战(1)方向:电场线上每一点的切线方向。
(2)大小:电场线的疏密程度。
2、电场线特点:①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷;②同一电场的电场线在电场中不相交,不闭合。
(因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
)③电场线是假象的曲线实际上不存在。
④同一幅图中电场线越密的地方场强越大。
3、几种特殊的电场的电场线分布:一、填空1.定义式:_______,方向的定义______________________;_____________________.场强由________来决定,与试探电荷无关,某个点的场强与试探电荷的种类______.与放不放试探电荷________。
电场强度知识点总结电场是物理学中的一个重要概念,它描述了电荷之间相互作用的力。
而电场强度则是描述这种相互作用力的大小和方向的量。
本篇文章将以电场强度为主题,结合相关理论和实例,总结电场强度的知识点。
一、电场强度的概念电场强度(Electric Field Intensity)表示在某一点单位正电荷所受到的力的大小和方向。
它是一个矢量量,通常用E表示。
电场强度的方向指向力所作用的方向,大小与力的大小成正比。
二、电场强度的计算公式电场强度的计算公式为E=F/q,其中F表示受力的大小,q表示单位正电荷的电荷量。
该公式表明,电场强度和受力的比值是恒定的,即电场强度与单位电荷受到的力成正比。
三、电场强度的单位电场强度的单位通常有N/C或V/m,其中N代表牛顿,C代表库仑,V代表伏特,m代表米。
这些单位可以互相转换,具体转换方式可以根据公式进行计算。
四、电场强度的叠加原理当有多个电荷同时存在时,每个电荷产生的电场强度可以叠加。
根据叠加原理,可以通过将每个电荷产生的电场强度向量相加,得到整个系统的总电场强度。
五、均匀带点直线上的电场强度考虑一个长度为L的均匀带电直线,电荷线密度为λ,那么该直线在距离直线上一点的电场强度可由公式E=λ/2πε0r计算得出,其中r表示距离直线的垂直距离,ε0为真空中的介电常数。
六、均匀带点圆环上的电场强度考虑一个半径为R的均匀带电圆环,电荷线密度为λ,那么该圆环在距离圆环垂直中轴线的一点的电场强度可由公式E=λR/4πε0(r²+R²)^(3/2)计算得出,其中r表示距离圆环中心的距离。
七、电偶极子产生的电场强度电偶极子是由两个电荷大小相等但符号相反的点电荷组成。
电偶极子在与两点电荷连线垂直的轴线上的电场强度可由公式E=kp/r³计算得出,其中p为电偶极矩的大小,k为库仑常数,r为距离两点电荷连线的垂直距离。
八、电场强度与电势的关系电势是电场能量在单位电荷处的分布情况。
电场强度的计算知识点总结一、电场强度的概念电场强度是描述电场中电荷受到的力的大小和方向的物理量,它是一个矢量量。
在电场中,如果一个正电荷在某一点受到的力是F,则该点的电场强度E的大小由E=F/q决定,方向与该点处的力的方向一致。
二、电场强度的计算(一)由点电荷产生的电场强度根据库仑定律,点电荷q1在空间某一点产生的电场强度E的大小和方向分别满足以下表达式:E=k|q1|/r^2其中,k是库仑常数,其数值为8.99×10^9N·m^2/C^2;r是该点到电荷q1的距离,在国际单位制下,其单位是米。
根据该公式,可以得出点电荷产生的电场强度大小与其电荷量成正比,与到达该点的距离的平方成反比。
点电荷的电场强度方向则是由该点指向电荷的矢量方向。
(二)由电荷分布产生的电场强度对于具有分布电荷的物体,通常需要利用积分来计算其产生的电场强度。
其计算步骤如下:1. 将电荷分布划分成微元dq;2. 确定微元dq对某一点的电场强度dE的大小和方向;3. 对微元dq进行积分,即可得到整个电荷分布产生的电场强度E。
在实际计算中,通常需要利用电场强度的叠加原理,将电荷分布产生的电场强度分解成各个微元dq产生的电场强度之和。
(三)由带电体产生的电场强度对于带电体而言,其电场强度的计算需要考虑其形状和分布情况。
常见的带电体有均匀带电体、球形带电体、柱形带电体和球壳带电体等。
在实际计算中,可以根据电场强度的叠加原理将带电体分解成微元dq,再利用微元dq产生的电场强度来计算整个带电体产生的电场强度。
三、电场强度的性质电场强度具有以下几个基本性质:1. 电场强度是矢量量,具有大小和方向;2. 电场强度与电荷量之间的关系是线性关系;3. 电场强度满足叠加原理;4. 电场强度在空间中的分布与电荷的形状和分布情况有关。
根据电场强度的性质,可以很好地理解电场的基本性质,为实际应用提供了便利。
四、电场强度与电势电场强度与电势是电学中的两个基本概念,它们之间存在着密切的联系。
电场电场、电场强度电场:1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。
2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度:1.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱2.表达式:E=F/q 单位是:N/C或V/m;E=kQ/r2(导出式,真空中的点电荷,其中Q是产生该电场的电荷)E=U/d(导出式,仅适用于匀强电场,其中d是沿电场线方向上的距离)3.方向:与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反;电场线的切线方向是该点场强的方向;场强的方向与该处等势面的方向垂直.4.在电场中某一点确定了,则该点场强的大小与方向就是一个定值,与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,该处的场强大小方向仍不变,这一点很相似于重力场中的重力加速度,点定则重力加速度定,与放入该处物体的质量无关,即使不放入物体,该处的重力加速度仍为一个定值.比较场强定义式和点电荷场强表达式的区别【例题1】电场强度E 的定义式为q F E = ,根据此式,下列说法中正确的是( )①此式只适用于点电荷产生的电场 ②式中q 是放入电场中的点电荷的电荷量,F 是该点电荷在电场中某点受到的电场力,E 是该点的电场强度 ③式中q 是产生电场的点电荷的电荷量,F 是放在电场中的点电荷受到的电场力,E 是电场强度 ④在库仑定律的表达式221r q kq F =中,可以把22r kq 看作是点电荷2q 产生的电场在点电荷1q 处的场强大小,也可以把21r kq 看作是点电荷1q 产生的电场在点电荷2q 处的场强大小A .只有①②B .只有①③C .只有②④D .只有③④【例题2】用绝缘细线将一个质量为m 、带电量为q 的小球悬挂在天花板下面,设空间中存在着沿水平方向的匀强电场.当小球静止时把细线烧断(空气阻力不计).小球将做( ) A .自由落体运动 B .曲线运动 C .沿悬线的延长线做匀加速直线运动 D .变加速直线运动电场强度的叠加1、电场强度是矢量,合成应遵循平行四边形法则。
电场电场强度(教案)
一、教学目标
1.了解电场的概念。
2.理解电场强度的概念。
3.掌握电场强度的计算方法。
二、重点、难点分析
1.重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。
2.电场强度是描述电场性质的物理量之一,这是难点。
初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。
三、主要教学过程
1.复习库仑定律
在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,这就是库仑定律。
2.新课引入
任何力的作用力都离不开物质,脚踢球,脚对球的力直接作用在球上;狗拉雪橇,狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的;地球对地表附近的作用力是通过重力场——物质作用的;地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场——物质;两电荷间相互作用时不直接接触,它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的,这就是电场。
3.教学过程设计
(1)电场
a.电荷周围存在一种特殊物质
提问:既然场是物质,为什么我们看不到呢?
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实体(由分子组成):看得见,摸得着。
答:物质形式
场(形式):看不见,摸不着,不以人的感官意识为转移的客 观存在。
例如可见光波长由7000
A ~4000
A ,但还有很多波长的光线我们看不到,但不等于它们不存在。
不能以人类感官为标准判定存在与否。
场客观存在的证明是它有力、能的特性。
例如重力场对有质量的物体有力的作用,且可对物体做功,说明其能量。
电场对放入其中的电荷Q 也有力的作用,可对Q 做功,说明其有能量。
b. 电场的基本性质:电场对放入其中的电荷有力的作用,此力称电场力。
c. 静电场:静止电荷的电场。
场有能和力的特性,我们先看电场中力的性质,它是本章的重要内容,先以点电荷为例。
如图1所示,在+Q 电场中A 点分别放入电荷q 1、q 2、q 3则它们分别受到电场力为: A :2
332
222
11;;r
kQq F r
kQq F r
kQq F =
=
=
看看上式,我们可发现场电荷Q 对不同的检验电荷q 有不同的电场力,但只要A 点位置不变,F 与q 的比值就不变。
2332211r
kQ q F q F q F === 若换到B 点,则 2r kQ q F = 从上面分析看出:Q 固定则电场的空间分布固定,对于场中某固定点,
q
F
值仅与Q 、r 有关,与检验电荷无关,它反映的是电场性质,反映的是电场的强弱,称场强。
(2)电场强度
a. 定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度,简称场强。
图1
A
B
+Q
r
r /
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b. 定义式: q
F E =
F ——电场力 国际单位:牛(N ) r ——电量 国际单位:库(C )
E ——电场强度 国际单位:牛 / 库(N/C ) c. 物理意义:
电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。
d. 电场强度是矢量,规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。
电场中同一点,+q 、-q 受力方向不同,场强只能有一个方向,规定以+q 的受力方向为正。
例: 在图2中标出A 、B 、C 、D 四点的电场强度的方向。
2)
正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离+Q ;负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向-Q 。
e 、单位:牛/库 N/C
q
F
E =
借助于点电荷场强推出,可适用于任意电场。
(3)一个点电荷电场的场强 a 、 真空中:2
r kQ E =
(与检验电荷q 无关,仅与场电荷Q 及r 有关)
b 、方向:正电荷在该点受电场力方向(以后还会遇到各点场强大小、方向均相同的匀强电场)
(4)两个点电荷产生的电场的叠加原理
E A
- C
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如图3所示,在正点电荷Q 1与负点电荷Q 2产生的电场中有一点A ,求A 点的电场强度E A ,由电场强度的定义可知,E A 在数值上为+1C 点电荷在A 点所受的电场力。
今在A 点放q= +1C, q 将同时受到Q 1和Q 2的作用,每个作用力都能单独用
库仑定律求出,就像另一个电荷不存在一样,而q 受的合力为各分力的矢量和,又因q 是1C 正电荷,所以它受的电场力在数值上等于场强,也就是说A 点的合场强为Q 1与Q 2单独在A 点产生的场强的矢量和,这就是电场强度的叠加原理。
用电场强度的叠加原理可以求得任意多个点电荷产生的电场强度,任何一个带电体不管其电荷分布多么复杂,都可以视为由许多点电荷组成,因而可以用场强叠加原理求出它的场强。
可以看出,真空中任意多个点电荷产生的电场强度,仅由场电荷、电场中的位置两个因素决定,而与检验电荷无关。
(5)比较:2r
kQ E q F
E ==
和 a 、q
F
E =
是场强的定义公式,适用于任何电场。
b 、2
r
kq E =
是点电荷电场中场强的计算式。
(6)电场强度小结
a 、 电场中某点场强大小和方向,均与该点放不放检验电荷、放那种电荷、放多大检验电荷无关,是电场自身的性质,与外界因素无关。
对确定的电场来说,在某点放单位正电荷时,它受电场力的大小和方向是确定的。
Q
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定义式:E=F/q 数值上等于+1C 的电荷受到的电场力,对所有电 场都成立。
方向:正电荷受力方向
b 、 场强 单位:牛/库(N/C )
决定因素:场电荷、场中位置 叠加原理
(7)例题:
例1:场电荷Q=2×10 – 4C ,是正点电荷;检验电荷q =2×10 – 5C ,是负电荷,它们相距r = 2m 而静止且都在真空中,如图4所示。
求:
(1)q 受的电场力。
(2)q 所在的B 点的场强E B 。
(3)只将q 换为q / =4×10 – 5C 的正点电荷,再求受力及B 点的场强。
(4)将受力电荷拿去后再求B 点场强。
解:(1)库仑定律:N r kQq F 92
1021021092
5
492=⨯⨯⨯⨯⨯==--方向在A 与B 的连线上,且指向A 。
(2)由电场强度的定义:2
2r kQ
q r kQq q F E ===
所以 52
4
9105.42
102109⨯=⨯⨯⨯=-E N/C 方向由A 指向B 。
(3)由库仑定律:N r
kQq F 182
1021021092
5
492
//
=⨯⨯⨯⨯⨯=
=
-- 方向由A
指向B 。
C N r
kQ q
F E /105.452
/
/⨯==
=方向由A 指向B 。
(4)因E 与q 无关,自然q =0也不会影响E 的大小与方向,所以拿走q 后场强不变。
如图5 所示,点电荷q 与9q 静止于真空中,相距r ,它们均为
A
(图4)
正电荷,求:(1)连线中点A的场强E A;
(2)求场强为0的点位置。
四、课堂小结:
1.电场性质:电荷在其周围空间产生电场,电场对处在场中的其他电荷有力的作用。
2.“场”的特点:在空间有分布,同一电场中的不同点,电场强度的大小和方向不同。
3.电场强度的定义
4.点电荷的场强公式
5.叠加原理
五、布置作业:
练习二(2)、(3)、(4)、(5)。
选做(1)、(6)
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