第二节 电场 电场强度
电场、电场强度的知识结构
一、电场
电场,是物质的一种特殊形态.
1、电荷周围存在电场.分析库仑力: 对 的作用力,是在其周围产生电场,通过电场作用给 .
2、电场力, 在 产生的电场中受到的力.电荷在电场中受到的力称为电场力.同一电荷在不同电场中或在同一电场不同位置所受电场力的大小和方向均可能不同.
二、电场强度
电场强度.描述电场力的性质的物理量
1、电场的强弱,电荷 放在电场 处所受电场力为 ,放置 处受电场力为 ,若 > 到 处电场比 处强.
2、电场强度:描述电场强弱的物理量.
.放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它电量的比值,叫这点的电场强度,简称为场强.其物理意义为:单位电量的电荷在电场中受到的电场力.这是物理中常用的一种方法.同于单位时间物体的位移表示物体运动快慢.
3、场强是描述电场性质的物质的物理量,只由电场决定,与检验电荷无关.例如在 点场强 , 与 的大小无关,与 是否存在无关.不能理解为 与 成正比,与 成反比.
4、场强是矢量.其大小按定义式 计算即可,其方向为正电荷的受力方向为该点场强方向.其单位为 .
5、电场强度和电场力是两个不同的物理量,就像速度和位移是完全不同的两个概念.最
根本不同的是:场强是表示电场的性质的物理量,电场力是电荷在电场中受的电场的作用力.还应在大小、方向、单位等诸方面加以比较,它们的关系是 或 .
6、点电荷在真空中电场的场强.在点电荷 形成的电场中,距 为 处放入点电荷 ,如上图中所示, 受的电场力即库仑力 ,根据场强定义或该处场强为:
其中 可取任意值, 即为点电荷在真空中场强公式, 为场源电量, 为某点到场源的距离. 为静电常数.其方向要根据 、 的正负具体确定:若 为正,+ 受力方向如图所示,即为该点场强方向,若 为负,场强方向与图示方向相反.若把+ 换成- ,所受电场力方向正与场强方向相反.
注意: 是适用于点电荷在真空中的电场.而 适用各种电场.
7、场强可以合成分解,并遵守平行四边形法则,如上图所示. 与 在 处的场强分别为 、 , 即是 与 的合成场强.若在 处放一个- 点电荷,所受电场力方向应与 反方向.
电场
电场,是一种物质.电场的基本特性是对静止或运动的电荷有作用力,其作用力的大小为
,正电荷受力方向与场强 的方向相同,负电荷受力方向与场强方向相反.场强是描述电场特性的物理量,用符号
来表示.我们通过电场线来形象描述电场的分布,电场分为两种:一种是静电场,另外一个为感应电场.
一、静电场
静电场是由静止电荷激发的电场.静电场的电场线起于正电荷终止于负电荷,或从无穷远到无穷远,其电场力移动电荷做功具有与路径无关的特点.用电势差描述电场,或用等势面形象地说明电场的分布.
二、感应电场
变化磁场激发的电场叫感应电场或涡旋电场.感应电场的电场线是闭合的,没有起点、终点.闭合的电场线包围变化的磁场.
电场强度
描述某点电场特性的物理量,符号是 , 是矢量.电场强度简称场强,定义为 , 的方向与正检验电荷 的受力方向相同.场强的定义是根据电场对电荷有作用力的特点得出的.对电荷激发的静电场和变化磁场激发的涡旋电场都适用.场强的单位是牛/库或伏/米,两个单位名称不同大小一样.场强 数值上等于单位电荷在该点受的电场力, 的方向与正电荷受力方向相同.
电场的特性是对电荷有作用力,电场力 ,正电荷受力方向与 方向相同,负电荷受力方向与 方向相反.电场是一种物质,具有能量,场强大处电场的能量大.
已知电场强度可判定电场对电荷的作用力,电介质(绝缘体)的电击穿与场强大小有关.
电场线
为形象地描述场强的分布,在电场中人为地画出一些有方向的曲线,曲线上一点的切线方向表示该点场强的方向.电场线的疏密程度与该处场强大小成正比.
电场是一种物质,电场线是我们人为画出的便于形象描述电场分布的辅助工具,并不是客观存在的.
在没有电荷的空间,电场线具有不相交、不中断的特点.静电场的电场线还具有下列特性:
1、电场线不闭合,始于正电荷终止于负电荷;
2、电场线垂直于导体表面;
3、电场线与等势面垂直.
感应电场的电场线具有下述特性:
1、电场线是闭合的;
2、闭合的电场线包围磁感线.
知道一个电场的电场线,就可判定场强的方向和大小,就可画出等势面,能判定电势高低(沿电场线方向电势降低).
应该注意,电场线不是电荷的运动轨迹.根据电场线方向能确定电荷的受力方向和加速度方向,不能确定电荷的速度方向、运动的轨迹.电场线是直线时,电荷运动速度与电场线平行,电荷运动轨迹与电场线重合.