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3 电场强度
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.掌握电场强度的概念及公式，理解点电荷的电场强度公式.2.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布特征.
科学思维：1.领悟比值定义法定义物理量的方法和特点.2.在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力.
一、电场
1.电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场产生的. 2.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用. 二、电场强度 1.试探电荷与场源电荷
(1)试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须充分小. (2)场源电荷：产生电场的电荷. 2.电场强度
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度. (2)定义式：E＝.
(3)单位：牛/库(N/C)，伏/米(V/m).
(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷所受静电力的方向相反. 三、点电荷的电场 电场强度的叠加 1.真空中点电荷的电场
(1)场强公式：E＝k2，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量.
(2)方向：当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内. 2.电场强度的叠加
场强是矢量，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和. 四、电场线 匀强电场 1.电场线
(1)概念：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的
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电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象描述电场而假想的线. (2)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电场线在电场中不相交.
③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏. (3)几种特殊的电场线分布，如图1所示.
图1
2.匀强电场
(1)概念：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场. (2)特点：①电场方向处处相同，电场线是平行直线. ②场强大小处处相等，电场线间隔相等.
(3)实例：相距很近、带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘附近除外)，可以看做匀强电场.
1.判断下列说法的正误.
(1)由电场强度的定义式E＝可知，E与F成正比，与q成反比.( × )
(2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，该点电场强度方向也反向.( × )
(3)由E＝2知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强相同.( × )
(4)若空间有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷产生的电场强度的矢量和.
( √ )
2.在静电场中的某一点A放一个试探电荷q＝－1×10
－10
FqkQrC，q受到的静电力大小为1×10N，
－8
方向向左，则A点的场强的大小为，方向；如果从A点取走q，A点场强大小为. 答案 100N/C 向右 100 N/C
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解析 由题意知，q＝－1×10
－10
C，F＝1×10N，
－8
由场强的定义知A点的场强的大小为：
－8
F1×10E＝＝－10N/C＝100 N/C， |q|1×10
场强方向与负电荷在A点所受静电力方向相反，所以A点的场强方向向右；电场强度是反映电场性质的物理量，与有无试探电荷无关，把这个试探电荷取走，A点的电场强度不变，仍为100N/C.
一、电场强度
1.电场的基本性质是什么？如何去探究电场的这种性质？
答案 电场对放入其中的电荷有力的作用.可在电场中放一试探电荷，通过分析试探电荷的受力研究电场的性质.
2.在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为
nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？
答案 2F nF F与q成正比，即F与q的比值为定值.
1.电场强度的大小和方向是由电场本身所决定的，与试探电荷无关.
2.电场强度是矢量，其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与在该点的负电荷所受静电力的方向相反.
3.公式E＝可变形为F＝qE：电场强度E与电荷量q的乘积等于静电力的大小；正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反.
例1 在电场中的某点放一个试探电荷，其电荷量为q，受到的静电力为F，则该点的电场强度为E＝，下列说法正确的是( ) A.若移去试探电荷，则该点的电场强度为0
B.若试探电荷的电荷量变为4q，则该点的场强变为4E
C.若放置到该点的试探电荷变为－2q，则场中该点的场强大小不变，但方向相反 D.若放置到该点的试探电荷变为－2q，则场中该点的场强大小、方向均不变 答案 D
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解析 电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定，与放入该点的试探电荷无关，也与在该点是否放试探电荷无关，故选D.
例2 如图2所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10
－8
C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10N，方向如图，则：
－6
图2
(1)B处场强多大？方向如何？
(2)如果换用一个q2＝＋4.0×10C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？ (3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？ 答案 (1)200N/C 方向与F1方向相反 (2)8.0×10N 200N/C (3)200N/C
－5
－7
F14.0×10－6解析 (1)由场强公式可得EB＝＝－8N/C＝200 N/C，因为是负电荷，所以场强方
|q1|2.0×10
向与F1方向相反.
(2)q2在B点所受静电力F2＝q2EB＝4.0×10×200N＝8.0×10N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反.
此时B处场强仍为200N/C，方向与F1方向相反.
(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故拿走B处电荷，B点场强大小仍为200N/C. 二、点电荷的电场 电场强度的叠加
如图3所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q放于P点，已知P点到Q的距离为r，
－7
－5
Q对q的作用力是多大？Q在P点产生的电场的电场强度是多大？方向如何？
图3
如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图4所示的位置，P点的电场强度多大？
图4
答案 根据库仑定律有F＝k2，所以Q在q所在位置产生的电场的电场强度为E＝＝k2，QqrFqQr金戈铁制卷
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