电场力的性质

7.2 电场力的性质

概念梳理：

一、静电场

1．电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．

2．电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用．

二、电场强度

1．物理意义：表示电场的大小和方向．

2．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．

3．定义式：E＝qF.

4．单位：N/C或V/m.

5．矢量性：电场强度是矢量，正电荷受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．

6.决定因素：电场强度决定于电场本身，与检验电荷q无关.

三、真空中点电荷的电场强度

1．公式：E＝kQr2.

2．方向：正电荷电场中某点的场强方向沿该点与电荷连线并背离电荷，负电荷电场中某点的场强方向沿该点与电荷连线并指向电荷．

四、匀强电场

如果电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫匀强电场．

五、电场线

1．定义：为了直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的强弱．

2．性质：(1)始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)；

(2)任何两条电场线都不能相交；

(3)电场线与等势面处处垂直；

(4)由高电势指向低电势．

考点一 电场强度

1．对三个电场强度公式E＝qF、E＝kQr2和E＝Ud的正确理解

表达式

比较 E＝qF E＝kQr2 E＝Ud

公式意义 电场强度的

定义式 真空中点电荷的

电场强度的决定式 匀强电场E

与U的关系式

适用条件 一切电场 ①真空；②点电荷 匀强电场

比较决

定因素 电场本身决定，与q无关 场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定 电场本身决定

相同点 矢量，1 N/C＝1 V/m

注意 针对电场中某点的电场强度，公式E＝qF只是电场强度的定义式而非决定式，q是引入的试探电荷，E与q无关，不能说E与F成正比、E与q成反比，电场中某点的场强和放入的试探电荷无关，是由电场本身的性质决定的．孤立点电荷Q的电场中，E＝kQr2是电场的决定式，可以说E与Q成正比、E与r2成反比．E＝Ud表达式中d是沿电场线方向上的距离,不能说E与U成正比、E与d成反比．

电场力的性质

一、电场强度

1．静电场

（1）电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．

（2）电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用．

2．电场强度

（1）物理意义：表示电场的强弱和方向．

（2）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．

（3）定义式：E＝Fq．

（4）标矢性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从平行四边形定则．

二、电场线

1．定义：

为了直观形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小．

2．特点：

（1）电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处；

（2）电场线在电场中不相交；

（3）在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；

（4）电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向；

（5）沿电场线方向电势逐渐降低；

（6）电场线和等势面在相交处互相垂直．

3．几种典型电场的电场线（如图所示）．

4．电场线与电荷运动的轨迹

（1）电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：

①电场线是直线．

②电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行．

（2）由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：

①粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．

②由电场线的疏密判断加速度大小． ③由电场力做功的正负判断粒子动能的变化．

基础测试

1．[对电场强度概念的理解]关于电场强度的概念，下列说法正确的是 （ ）

A．由E＝Fq可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比

B．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关

C．电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关

精品--

--精品 第九章 电场

第一讲 电场力的性质

考点归纳分析

一、 电荷及电荷守恒定律

1、自然界中只存在两种电荷，一种是正电，即用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电，毛皮带正电。电荷间存在着相互作用的引力或斥力。电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电荷量，简称电量。元电荷ｅ＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。

２、使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种：（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电。

３、电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。

二、点电荷

如果带电体间的距离比它们的大小大得多，带电体便可看作点电荷。

三、库仑定律

１、内容：在真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，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。

２、公式：221rQQkF，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝9.0×109N·m2/C2

３、适用条件：（１）真空中；（２）点电荷。

四、电场强度

１、电场：带电体周围存在的一种物质，由电荷激发产生，是电荷间相互作用的介质。只要电荷存在，在其周围空间就存在电场。电场具有力的性质和能的性质。

２、电场强度： 精品--

--精品 （１）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。它描述电场的力的性质。

（２）公式：qFE，取决于电场本身，与ｑ、Ｆ无关，适用于一切电场；2rQKE，仅适用于点电荷在真空中形成的电场。

（３）方向：规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向相同。

（４）多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。在电场的某一区域里，如果各点的场强的大小和方向都相同，这个区域里的电场中匀强电场。

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第 1 页 共 4页 第九章 电场

§1 电场的力的性质

一、库仑定律

真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。即：

221rqkqF 其中k为静电力常量， k=9．0×10 9 Nm2/c2

1．成立条件

①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。

2．同一条直线上的三个点电荷的计算问题

【例1】 在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？

【例2】已知如图，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法

A．将小球A、B的质量都增加到原来的2倍

B．将小球B的质量增加到原来的8倍

C．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半

D．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍

3．与力学综合的问题。

【例3】 已知如图，光滑绝缘水平面上有两只完全相同的金属球A、B，带电量分别为-2Q与-Q。现在使它们以相同的初动能E0（对应的动量大小为p0）开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为p1和p2。有下列说法：

①E1=E2> E0，p1=p2> p0

②E1=E2= E0，p1=p2= p0