第3节 电场及其描述
1.电荷的周围存在电场，电场对放入其中的电荷有力的作用。
2．电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做电场强度，公式：E＝。(E与F、q无关)
3．点电荷Q所形成的电场强度的表达式为：E＝k2。(E是由场源电荷Q产生的)；匀强电场是指电场强度的大小和方向都相同的电场。
4．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电场强度方向，疏密表示电场的强弱。
FqQr
一、电场及电场力 1．电场
传递电荷相互作用的物质，电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式。 2．电场力
电场对于处在其中的电荷的作用力。 二、电场强度
1．场源电荷和试探电荷：电场最明显的特征就是对置入其中的电荷有力的作用，激发电场的电荷被称为场源电荷或源电荷，检验电场是否存在或强弱分布的电荷称为试探电荷或检验电荷。
2．电场强度
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受电场力与它的电荷量的比值，简称场强，用字母
E表示。
(2)公式：E＝。
(3)方向：与正电荷在该点所受电场力的方向相同。 (4)单位：牛/库，符号：N/C。
(5)物理意义：描述电场的力的性质的物理量，反映了电场的强弱。
1
Fq三、点电荷的电场与匀强电场 1．真空中点电荷的电场强度 (1)大小
(2)方向
若Q为正电荷，场强方向沿Q和该点的连线指向该点；若Q为负电荷，场强方向沿Q和该点的连线指向Q。
2．匀强电场
电场中各点的电场强度的大小和方向都相同的电场。 四、电场线 1．电场线
是用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点的切线表示该点的电场强度的方向。 2．电场线的特点
(1)电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。 (2)任意两条电场线不相交。
(3)电场线的疏密程度表示电场的强弱；电场线上某点的切线方向表示该点电场的方向。 (4)电场线总是起自正电荷(或无穷远处)，止于负电荷(或无穷远处)。即电场线不闭合，在无电荷处不中断。
(5)电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹。 3．几种常见电场的电场线
电场 电场线形状 简要描述 正点电荷 光芒四射，发散状 负点电荷 众矢之的，汇聚状 等量正点电荷 势不两立，相斥状 2
等量异种点电荷 手牵手，心连心，相吸状 匀强电场 平行的、等间距的，平行状
1．自主思考——判一判
(1)只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场。(√)
(2)电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西。(√) (3)电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对处在其中的电荷有力的作用。(√)
(4)电场线、电场都是真实存在的。(×)
(5)电场线的疏密表示场强的大小，没画电场线的地方，场强为零。(×) (6)电荷在电场中运动，其运动轨迹不一定与电场线重合。(√)
2．合作探究——议一议
(1)这里定义电场强度的方法叫比值定义法，你还学过哪些用比值定义的物理量？它们都有什么共同点？
[提示] 如速度v＝，密度ρ＝等。用比值定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的原有物理量并无直接关系。
(2)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同吗？为什么？
[提示] 不同。以点电荷为球心的球面上电场强度处处大小相等，但方向不同，所以场强不同。
(3)在实验室，可以用实验模拟电场线：头发屑在蓖麻油中的排列显示了电场线的形状，这能否说明电场线是实际存在的线？
[提示] 电场线实际不存在，但可以用实验模拟。
电场强度、电场力的计算
stmVFQE＝与E＝k2的对比 qr 3
本质区别 FE＝ q定义式 QE＝k2 r决定式 指明了点电荷场强大小的决定因素 真空中点电荷的电场 意义及用途 给出了一种量度电场强弱的方法 适用范围 一切电场 Q或q意义 q表示引入电场的检验(或试探)电荷的电荷量 Q表示产生电场的点电荷的电荷量 1关系理解 E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q大小无关 E不仅用Q、r来表示，且E∝Q，E∝2 r
[典例] 如图1-3-1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 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10 N，方向如图所示。
－8
－6
图1-3-1
(1)B处电场强度是多大？方向是怎样的？ (2)拿走q1后，B处的电场强度是多大？
(3)如果换用一个q2＝4.0×10 C的电荷放在B点，此时B处电场强度多大？方向是怎样的？电荷q2受力如何？
[思路点拨] E＝→E与F、q无关→F′＝q′E
－7
FqF14.0×10－6
[解析] (1)由场强公式可得EB＝＝ N/C＝200 N/C，因为是负电荷，所以
q12.0×10－8
场强方向与F1方向相反。
(2)200 N/C。
(3)q2在B点所受静电力F2＝q2EB＝4.0×10×200 N＝8.0×10 N，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200 N/C，方向与F1相反。
[答案] 见解析
－7
－5
F1
(1)对于电场强度的公式E＝不能仅从数学的角度理解成E∝F，E∝，这是错误的。
qq(2)点电荷场强公式给出了从理论上分析讨论点电荷场强分布的方法。
4
1．(多选)电场强度E的定义式为E＝，库仑定律的表达式为F＝k的是( )
A．E＝也适用于点电荷产生的电场
B．E＝中的F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中的电荷的电荷量 C．E＝中的F是放入电场中的电荷所受的电场力，q是产生电场的电荷的电荷量 D．F＝kFqQ1Q2
，下列说法正确r2
FqFqFqQ1Q2
中，Q1与Q2是相互作用的两个点电荷 r2
Fq解析：选ABD 定义式E＝适用于所有情况，式中的q是试探电荷的电荷量，则A、B正确，C错误；F＝kQ1Q2
中，Q1与Q2是相互作用的两个点电荷，则D正确。 r2
1
2.如图1-3-2所示，在点电荷＋Q产生的电场中的一条电场线上取a、b两点，Oa＝Ob，
4当在a处放一电量q＝1.5×10 C带正电的检验电荷时，受到的电场力为F＝3×10 N。
(1)求a处的电场强度的大小、方向，若将检验电荷从a点移走，a点的电场强度如何变化？
(2)如果在b处放一个电子，它受到的电场力多大？方向怎样？(e＝1.6×10
图1-3-2
－19
－8
－6
C)
F3×10－6
解析：(1)Ea＝＝ N/C＝200 N/C，方向由a指向b，若移走检验电荷，a点场
q1.5×10－8
强不变。
(2)Fb＝eEb，由E＝k2得Eb＝
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Qr1
Ea， 16
Fb＝1.6×10－19××200 N＝2×10－18 N，方向由b指向a。
答案：(1)200 N/C 方向由a指向b 场强不变 (2)2×10
等量同种(异种)电荷电场的分布情况 －18
N 方向由b指向a
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高中物理第1章静电场第3节电场及其描述教学案鲁科选修3-1
