电场强度和电场线

电场

        电荷周围存在电场,电场的性质是对它内的电荷产生力的作用,电场是电荷之间相互作用的媒介。电场是一种真实存在的物质,但却是看不见摸不着的。

        产生:电荷周围的一种特殊物质,是物质存在的一种形式。

        性质:对放入其中的电荷产生力的作用。


电场强度的概念

        电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。电场强度的定义:放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值,其大小用E表示,显然,E=F/q

        试探点电荷应该满足两个条件:

        1)它的线度必须小到可以被看作点电荷,以便确定场中每点的性质;

        2)它的电荷量要足够小,使得由于它的置入不引起原有电场的重新分布或对有源电场的影响可忽略不计。

        电场强度的单位V/m伏特/米或N/C牛顿/库仑(这两个单位实际上相等)。

        实验表明,在电场中某一点,试探点电荷(正电荷)在该点所受电场力与其所带电荷的比值是一个与试探点电荷无关的量,即电场强度是一个与试探电荷无关的量,。


电场强度方向的规定

        按照定义,电场中某一点的电场强度的方向可用试探正的点电荷,在某点所受电场力的方向规定为电场强度的方向。


电场强度公式及推导式

        电场强度定义式E=F/q

        点电荷的电场强度E=kQ/R²;

        匀强电场的电场强度与电压的关系U=Ed

         
 


电场强度与电场力

        电场强度的大小,由试探电荷所受的力与试探点电荷带电量的比值确定。E=F/q,适用于一切电场;其中F为电场对试探电荷的作用力,q为试探电荷的电荷量。电场强度的单位N/C

        定量的实验证明,在电场的同一点,电场力的大小与试探电荷的电荷量的比值是恒定的,跟试探电荷的电荷量无关。它只与产生电场的电荷及试探电荷在电场中的具体位置有关,即比值反映电场自身的特性。


电场强度的叠加

        1)如果场源电荷是多个点电荷,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,这种关系叫电场的叠加。

        2)电场强度是矢量,电场强度的叠加遵循平行四边形定则。


电场线

        电场线是花在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每一点的方向表示该点的电场强度方向。

        电场线的特点

        电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或者负电荷。

        电场线在电场中不相交,不闭合,这是因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。

        在同一幅图中,电场线的疏密程度表示电场强度的相对大小,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度小的地方电场线较疏。

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        电场线不是客观存在的曲线,是为了形象描述电场而假想的曲线,可以通过实验模拟电场线的形状。

        电场线不是带电粒子的
运动轨迹。


一正一负两个电荷和两个正电荷的电场线分布情况

         

电场强度与电势差

        匀强电场中,电场强度与电压的关系U=Ed;其中d指的是沿着电场线方向的有效距离。如果d不是沿着电场线方向的,还需要进行投影运算。


电场强度与电势能

        电场强度与电势能的大小没有关系,不能认为某点的电场强度大,电势能就一定大。电场强度大,只能说明同样的电荷受到的力更大,与电势能无关。

        电势能的大小主要取决于(相对零势能面)电势的大小,以及电荷的大小。