如何理解电场的本质？

电场(电荷及变化磁场周围存在的物质）

电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是客观存在的，电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功（这说明电场具有能量）。

内容简介

带电体周围存在的特殊物质。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。电荷间的作用总是通过电场进行的。

辨析两种不同的电场：库仑电场和感生电场，库仑电场是电荷按库仑定律激发的电场，例如静电场就是由静止的电荷按库仑定律激发的，就属于库仑电场，在各种带电体周围都可以发现这种电场。

感生电场是由变化的磁场激发的，按麦克斯韦理论，变化的磁场在其周围激发了电场。例如条形磁铁插入线圈时，运动的磁铁使周围的磁场发生变化，进而产生涡旋电场，涡旋电场使线圈中产生感应电动势，这种电场就是感生电场。

静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场。普遍意义的电场则是静电场和感应电场两者之和。电场是一个矢量场，其方向为正电荷的受力方向。电场的力的性质用电场强度来描述。

基本性质

静电

静电场是由静止电荷激发的电场。该静止电荷被称为场源电荷，简称为源电荷。静电场的电场线起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷。静电场的电场线方向和场源电荷有着密切的关系。当场源电荷为正电荷时，该电场的电场线呈发散状；当场源电荷为负电荷时，该电场的电场线呈收敛状。其电场力移动电荷做功具有与路径无关的特点。用电势差描述电场的能的性质，或用等势面形象地说明电场的电势的分布。

静电场中的电场强度公式为：E=F/q。单位为牛顿每库伦，符号为N/C。它的另一个单位是伏特每米（V/m），两个单位之间的关系是1N/C=1V/m。

电场

感应

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。

涡旋电场

磁场变化时线圈产生的感生电动势与导体的种类、形状、性质和构成均无关，是由磁场本身的变化引起的。因此麦克斯韦提出了“变化的磁场会在其周围的空间激发一种电场，正是这种电场使得闭合回路中产生了感生电动势和感生电流”的理论，并将这种电场称为涡旋电场。

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。

强度

描述某点电场特性的物理量，符号是E，E是矢量。电场强度简称场强，定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，场强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，场强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。

点电荷的电场强度由点电荷决定，与试探电荷无关。

注：匀强电场。在匀强电场中，场强大小相等，方向相同，匀强电场的电场线是一组疏密相同的平行线.

在匀强电场中，有

（只适用于匀强电场），U为电势差，单位：伏特/米。电荷在此电场中受到的力为恒力，带电粒子在匀强电场中作匀变速运动。而此电场的等势面与电场线相垂直。

电场线是为了形象的描绘电场分布而画出的假象曲线。这些曲线各点的切线方向为该点的场强方向。而这些曲线的疏密程度表示这一区域场强的大小，电场线密集的地方场强大，反之小。

电场线的特点：

了解和掌握正点电荷、负点电荷、两种等量的同种电荷、两等量的异种电荷形成电场的电场线分布。

电场线不是电荷运动的轨迹，也不是客观存在的线。在特殊条件下，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合。这些特殊条件是：

以上三点必须同时得到满足。

电场的叠加

电场是矢量，若在空间有几个带电体共存，则他们的电场互相叠加，即Ep=E1+E2，遵循平行四边形定则。

电场力F：电荷在电场中收到电场的作用力。

大小F=Eq。

方向：正电荷受电场力的方向与E相同，负电荷受电场力的方向与E相反。

电场强度的大小、方向判断技巧

（1）电场强度的大小的判断技巧

①用电场线的疏密程度进行判断，电场线越密集，场强越大，电场线越稀疏，场强越小。

②根据等差等势面的疏密判定场强大小，等差等势面密集处场强大，稀疏处场强小。

（2）电场强度方向的判断技巧

①某点正电荷所受电场力的方向，即该点的电场强度方向

②电场强度的方向与电场线的切线在同一条直线上并指向电势降低的方向。

③电场强度的方向垂直等势面并指向电势降低的方向。

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，电荷运动加速度与电场线平行，电荷运动轨迹与电场线重合。

电场力

知识点

一、三种产生电荷的方式：1、摩擦起电：(1)正点荷：用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷;(2)负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷;(3)实质：电子从一物体转移到另一物体;2、接触起电：(1)实质：电荷从一物体移到另一物体;(2)两个完全相同的物体相互接触后电荷平分;(3)电荷的中和：等量的异种电荷相互接触，电荷相合抵消而对外不显电性，这种现象叫电荷的中和;3、感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电;(1)电荷的基本性质：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引;(2)实质：使导体的电荷从一部分移到另一部分;(3)感应起电时，导体离电荷近的一端带异种电荷，远端带同种电荷;4、电荷的基本性质：能吸引轻小物体;二、电荷守恒定律：电荷既不能被创生，亦不能被消失，它只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量不变。三、元电荷：一个电子所带的电荷叫元电荷，用e表示。1、

;2、一个质子所带电荷亦等于元电荷;3、任何带电物体所带电荷都是元电荷的整数倍;四、库仑定律：真空中两个静止点电荷间的相互作用力，跟它们所带电荷量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。电荷间的这种力叫库仑力，1、计算公式：

2、库仑定律只适用于点电荷(电荷的体积可以忽略不计)3、库仑力不是万有引力;五、电场：电场是使点电荷之间产生静电力的一种物质。1、只要有电荷存在，在电荷周围就一定存在电场;2、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷(静止、运动)有力的作用；这种力叫电场力;3、电尝磁尝重力场都是一种物质六、电场强度：放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量Q的比值叫该点的电场强度;1、定义式：

;E是电场强度;F是电场力;q是试探电荷;2、电场强度是矢量，电场中某一点的场强方向就是放在该点的正电荷所受电场力的方向(与负电荷所受电场力的方向相反)3、该公式适用于一切电场;4、点电荷的电场强度公式：

七、电场的叠加：在空间若有几个点电荷同时存在，则空间某点的电场强度，为这几个点电荷在该点的电场强度的矢量和；解题方法：分别作出表示这几个点电荷在该点场强的有向线段，用平行四边形定则求出合场强;八、电场线：电场线是人们为了形象的描述电场特性而人为假设的线。1、电场线不是客观存在的线;2、电场线的形状：电场线起于正电荷终于负电荷;(1)只有一个正电荷：电场线起于正电荷终于无穷远;(2)只有一个负电荷：起于无穷远，终于负电荷;(3)既有正电荷又有负电荷：起于正电荷终于负电荷;3、电场线的作用：（1）表示电场的强弱：电场线密则电场强(电场强度大);电场线疏则电场弱电场强度小);（2）表示电场强度的方向：电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向;4、电场线的特点：（1）电场线不是封闭曲线;（2）同一电场中的电场线不向交;九、匀强电场：电场强度的大孝方向处处相同的电场；匀强电场的电场线平行、且分布均匀;1、匀强电场的电场线是一簇等间距的平行线;2、平行板电容器间的电是匀强电场；场十、电势差：电荷在电场中由一点移到另一点时，电场力所作的功WAB与电荷量q的比值叫电势差，又名电压。1、定义式：

;2、电场力作的功与路径无关;3、电势差又命电压，国际单位是伏特;十一、电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移到参考点(零势点)时电场力作的功;1、电势具有相对性，和零势面的选择有关;2、电势是标量，单位是伏特V;3、电势差和电势间的关系：

;4、电势沿电场线的方向降低;时，电场力要作功，则两点电势差不为零，就不是等势面;5、相同电荷在同一等势面的任意位置，电势能相同；原因：电荷从一点移到另一点时，电场力不作功，所以电势能不变;6、电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方;7、等势面的画法：相临等势面间的距离相等;十二、电场强度和电势差间的关系：在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。1、数学表达式：

;2、该公式的使适用条件是，仅仅适用于匀强电场;3、d是两等势面间的垂直距离;十三、电容器：储存电荷(电场能)的装置。1、结构：由两个彼此绝缘的金属导体组成;2、最常见的电容器：平行板电容器;十四、电容：电容器所带电荷量Q与两电容器量极板间电势差U的比值；用“C”来表示。1、定义式：

;ε是电介质的介电常数，空气的介电常数最小;s表示两极板间的正对面积;)1、电容器的两极板与电源相连时，两板间的电势差不变，等于电源的电压;2、当电容器未与电路相连通时电容器两板所带电荷量不变;十六、带电粒子的加速：1、条件：带电粒子运动方向和场强方向垂直，忽略重力;2、原理：动能定理：电场力做的功等于动能的变化：

;4、使带电粒子速度变大的电场又名加速电场

知识点二

1、电容（1）两个彼此绝缘，而又互相靠近的导体，就组成了一个电容器。（2）电容：表示电容器容纳电荷的本领。a定义式：，即电容C等于Q与U的比值，不能理解为电容C与Q成正比，与U成反比。一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。b决定因素式：如平行板电容器（不要求应用此式计算）（3）对于平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论时要注意两种情况：a保持两板与电源相连，则电容器两极板间的电压U不变b充电后断开电源，则带电量Q不变（4）电容的定义式：（定义式）（5）C由电容器本身决定。对平行板电容器来说C取决于：（决定式）（6）电容器所带电量和两极板上电压的变化常见的有两种基本情况：第一种情况：若电容器充电后再将电源断开，则表示电容器的电量Q为一定，此时电容器两极的电势差将随电容的变化而变化。第二种情况：若电容器始终和电源接通，则表示电容器两极板的电压V为一定，此时电容器的电量将随电容的变化而变化。

2、带电粒子在电场中的运动（1）带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程（平衡、加速或减速，是直线还是曲线），然后选用恰当的规律解题。（2）在对带电粒子进行受力分析时，要注意两点：a要掌握电场力的特点。如电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还与带电粒子的电量和电性有关；在匀强电场中，带电粒子所受电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同。b是否考虑重力要依据具体情况而定：基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有要说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）。带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。

3、带电粒子的加速（含偏转过程中速度大小的变化）过程是其他形式的能和功能之间的转化过程。解决这类问题，可以用动能定理，也可以用能量守恒定律。如选用动能定理，则要分清哪些力做功？做正功还是负功？是恒力功还是变力功？若电场力是变力，则电场力的功必须表达成，还要确定初态动能和末态动能（或初、末态间的动能增量）如选用能量守恒定律，则要分清有哪些形式的能在变化？怎样变化（是增加还是减少）？能量守恒的表达形式有：a初态和末态的总能量（代数和）相等，即；b某种形式的能量减少一定等于其它形式能量的增加，即c各种形式的能量的增量的代数和；

4、带电粒子在匀强电场中类平抛的偏转问题。如果带电粒子以初速度

垂直于场强方向射入匀强电场，不计重力，电场力使带电粒子产生加速度，作类平抛运动，分析时，仍采用力学中分析平抛运动的方法：把运动分解为垂直于电场方向上的一个分运动--匀速直线运动：另一个是平行于场强方向上的分运动--匀加速运动，粒子的偏转角为。经一定加速电压（

）加速后的带电粒子，垂直于场强方向射入确定的平行板偏转电场中，粒子对入射方向的偏移，它只跟加在偏转电极上的电压

有关。当偏转电压的大小极性发生变化时，粒子的偏移也随之变化。如果偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间（T），则在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电场处理。

应注意的问题：1、电场强度E和电势U仅仅由场本身决定，与是否在场中放入电荷，以及放入什么样的检验电荷无关。而电场力F和电势能两个量，不仅与电场有关，还与放入场中的检验电荷有关。所以E和U属于电场，而和属于场和场中的电荷。

2、一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹和电场线并不重合，运动轨迹上的一点的切线方向表示速度方向，电场线上一点的切线方向反映正电荷的受力方向。物体的受力方向和运动方向是有区别的。只有在电场线为直线的电场中，且电荷由静止开始或初速度方向和电场方向一致并只受电场力作用下运动，在这种特殊情况下粒子的运动轨迹才是沿电力线的。

3、点电荷的电场强度和电势（1）点电荷在真空中形成的电场的电场强度，当源电荷时，场强方向背离源电荷，当源电荷为负时，场强方向指向源电荷。但不论源电荷正负，距源电荷越近场强越大。（2）当取时，正的源电荷电场中各点电势均为正，距场源电荷越近，电势越高。负的源电荷电场中各点电势均为负，距场源电荷越近，电势越低。（3）若有n个点电荷同时存在，它们的电场就互相迭加，形成合电场，这时某点的电场强度就等于各个点电荷在该点产生的场强的矢量和，而某点的电势就等于各个点电荷在该点的电势的代数和。