第3节 电场强度
一、电场——电荷间的相互作用是通过电场发生的
电荷(带电体)周围存在着的一种物质。电场看不见又摸不着,但却是客观存在的一种特殊物质形态。
其基本性质就是对置于其中的电荷有力的作用,这种力就叫电场力。
电场的检验方法:把一个带电体放入其中,看是否受到力的作用。
试探电荷:用来检验电场性质的电荷。其电量很小(不影响原电场);体积很小(可以当作质点)的电荷,也称点电荷。
二、电场强度
1. 场源电荷
2. 电场强度
放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值,叫做这一点的电场强度,简称场强。
(国际单位:N/C)
电场强度是矢量。规定:正电荷在电场中某一点受到的电场力方向就是那一点的电场强度的方向。即如果Q是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;如果Q是负电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q。(“离+Q而去,向-Q而来”)
电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量,反映电场中某一点的电场性质,其大小表示电场的强弱,由产生电场的场源电荷和点的位置决定,与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。
1V/m=1N/C
三、点电荷的场强公式
四、电场的叠加
网ff9a智-软d32dce16广限01f38fd0术学慧技得司途秀科术术优升4e03件有元5711东544278ec公 在几个点电荷共同形成的电场中,某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫做电场的叠加原理。
五、电场线
1. 电场线:为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线,曲线的疏密程度表示场强的大小,曲线上某点的切线方向表示场强的方向。
2. 电场线的特征
(1)电场线密的地方场强强,电场线疏的地方场强弱。
(2)静电场的电场线起于正电荷止于负电荷,孤立的正电荷(或负电荷)的电场线止无穷远处点。
(3)电场线不会相交,也不会相切。
(4)电场线是假想的,实际电场中并不存在。
(5)电场线不是闭合曲线,且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系。
3. 几种典型电场的电场线
(1)正、负点电荷的电场中电场线的分布
特点:
①离点电荷越近,电场线越密,场强越大。
②e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:
①沿点电荷的连线,场强先变小后变大。
②e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。
③在中垂面(中垂线)上,与两点电荷连线的中点0等距离
学学广软d32dce164e31升4e03技得途秀网ff9a智慧-司467acee2限01f38fd0术法优东544278ec件c6088709元57110269方科术术学公有
各点场强相等。
(3)等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况
特点:
①两点电荷连线中点O处场强为0。
②两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为0。
③两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
特点:
①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同向的直线。
②e电场线的疏密反映场强大小,电场方向与电场线平行。
第4节 电势能和电势
一、电势差:电势差等于电场中两点电势的差值。电场中某点的电势,就是该点相对于零势点的电势差。
(1)计算式
(2)单位:伏特(V)
(3)电势差是标量。其正负表示大小。
二、电场力的功
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电场力做功的特点:
电场力做功与重力做功一样,只与始末位置有关,与路径无关。
1. 电势能:电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能.
注意:系统性、相对性
2. 电势能的变化与电场力做功的关系
(1)电荷在电场中具有电势能。
(2)电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小。
(3)电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大。
(4)电场力做多少功,电荷电势能就变化多少。
(5)电势能是相对的,与零电势能面有关(通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上电势能规定为零。)
(6)电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性。
(7)电势能是标量。
3. 电势能大小的确定
电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。
三、电势
电势:置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势。是描述电场的能的性质的物理量。其大小与试探电荷的正负及电量q均无关,只与电场中该点在电场中的位置有关,故其可衡量电场的性质。
单位:伏特(V)标量
2. 电势的固有性:电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的,与放不放电荷及放什么电荷无关。
3. 电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
4. 计算时EP,q, 都带正负号。
5. 顺着电场线的方向,电势越来越低。
6. 与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
四、等势面
1. 等势面:电场中电势相等的各点构成的面。
2. 等势面的特点
①等势面一定跟电场线垂直,在同一等势面的两点间移动电荷,电场力不做功;
②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,任意两个等势面都不会相交;
③等差等势面越密的地方电场强度越大。