《第1節(jié)電場(chǎng)》講義第一講電場(chǎng)知識(shí)梳理▼一、電場(chǎng)1、電場(chǎng)的概念-同學(xué)們，咱們先來(lái)說(shuō)說(shuō)電場(chǎng)啊。電場(chǎng)就像是一種很神奇的“場(chǎng)”，它存在于電荷的周圍。就好比每個(gè)電荷都有自己的“勢(shì)力范圍”，這個(gè)“勢(shì)力范圍”就是電場(chǎng)啦。當(dāng)另一個(gè)電荷進(jìn)入這個(gè)“勢(shì)力范圍”的時(shí)候，就會(huì)受到力的作用呢。這就像你進(jìn)入了一個(gè)有魔法的區(qū)域，會(huì)被一種無(wú)形的力量影響。-電場(chǎng)是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，雖然咱們看不見(jiàn)也摸不著它，但是它的影響卻是實(shí)實(shí)在在的哦。2、電場(chǎng)強(qiáng)度-那怎么來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？這就引出了電場(chǎng)強(qiáng)度這個(gè)概念。電場(chǎng)強(qiáng)度就是用來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。-電場(chǎng)強(qiáng)度的定義是：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于放在該點(diǎn)的試探電荷所受的電場(chǎng)力與試探電荷的電荷量之比。用公式表示就是：$E=\frac{F}{q}$。這里的$E$就是電場(chǎng)強(qiáng)度，$F$是試探電荷受到的電場(chǎng)力，$q$是試探電荷的電荷量。-電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量哦，它的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同。比如說(shuō)，有一個(gè)正電荷在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，它受到的力的方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。那要是負(fù)電荷呢？負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反。這就好比正電荷是順著電場(chǎng)強(qiáng)度的“指揮”走，負(fù)電荷是跟電場(chǎng)強(qiáng)度“對(duì)著干”呢。-電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是牛每庫(kù)侖，符號(hào)是$N/C$。3、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度-如果電場(chǎng)是由一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的，那這個(gè)點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度怎么計(jì)算呢？有個(gè)公式：$E=k\frac{Q}{r^{2}}$。這里的$k$是靜電力常量，它的值是$k=9.0\times10^{9}N\cdotm^{2}/C^{2}$，$Q$是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷的電荷量，$r$是研究的點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離。-這個(gè)公式告訴我們，點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度跟點(diǎn)電荷的電荷量成正比，跟距離的平方成反比。就好像一個(gè)很強(qiáng)大的電荷（電荷量很大），在它周圍比較近（距離?。┑牡胤剑妶?chǎng)強(qiáng)度就會(huì)很大；離得遠(yuǎn)了（距離大），電場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)變小。這就像一個(gè)很有影響力的人，在他身邊的時(shí)候能強(qiáng)烈地感受到他的影響力，離得遠(yuǎn)了就感覺(jué)沒(méi)那么強(qiáng)烈了。4、電場(chǎng)線-為了更形象地描述電場(chǎng)，咱們還有個(gè)好東西，那就是電場(chǎng)線。電場(chǎng)線是為了直觀地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線。-電場(chǎng)線有幾個(gè)特點(diǎn)：-電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)（或者從無(wú)窮遠(yuǎn)處出發(fā)），終止于負(fù)電荷（或者延伸到無(wú)窮遠(yuǎn)處）。這就像水流從高處流向低處一樣，電場(chǎng)線也有自己的“流向”。-電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。你可以想象自己站在電場(chǎng)線上的某一點(diǎn)，順著電場(chǎng)線的切線方向，就是電場(chǎng)在這個(gè)點(diǎn)想把電荷“推”或者“拉”的方向。-電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大；電場(chǎng)線越疏的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越小。這就好比在人群密集的地方，那種擁擠的感覺(jué)（就像電場(chǎng)強(qiáng)度大），在人群稀疏的地方，就沒(méi)那么擁擠（電場(chǎng)強(qiáng)度小）。二、電場(chǎng)中的導(dǎo)體1、靜電感應(yīng)-當(dāng)導(dǎo)體放在電場(chǎng)中時(shí)，會(huì)發(fā)生很有趣的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)。導(dǎo)體中的自由電子會(huì)在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)。比如說(shuō)，把一個(gè)導(dǎo)體放在一個(gè)正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中，導(dǎo)體中的自由電子就會(huì)被吸引，向靠近正電荷的一端移動(dòng)。這樣，導(dǎo)體的兩端就會(huì)出現(xiàn)等量異種電荷?？拷姾梢欢藥ж?fù)電，遠(yuǎn)離正電荷一端帶正電。這就像一群小螞蟻（自由電子），看到有好吃的（正電荷的吸引），就都往一個(gè)方向跑，結(jié)果就造成了兩端不一樣的情況。2、靜電平衡-隨著自由電子的移動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零的時(shí)候，就達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。這時(shí)候?qū)w內(nèi)部沒(méi)有凈電荷的定向移動(dòng)了。就好比小螞蟻們跑著跑著，發(fā)現(xiàn)到處都平衡了，就不再亂跑了。-在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面。這是什么意思呢？就是說(shuō)在導(dǎo)體內(nèi)部或者表面，任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為零。就像在一個(gè)水平的平面上，不管你從哪里到哪里，高度差都是零一樣。經(jīng)典例題▼1、一個(gè)點(diǎn)電荷$Q=2\times10^{-6}C$，求距離這個(gè)點(diǎn)電荷$r=0.5m$處的電場(chǎng)強(qiáng)度。-咱們知道點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式是$E=k\frac{Q}{r^{2}}$，這里$k=9.0\times10^{9}N\cdotm^{2}/C^{2}$，$Q=2\times10^{-6}C$，$r=0.5m$。-那咱們把數(shù)值代進(jìn)去算一算：$E=9.0\times10^{9}\times\frac{2\times10^{-6}}{0.5^{2}}$$=7.2\times10^{4}N/C$。2、有一個(gè)電場(chǎng)，電場(chǎng)線如圖所示（這里假設(shè)是一個(gè)簡(jiǎn)單的電場(chǎng)線圖，比如從一個(gè)正電荷發(fā)出的電場(chǎng)線圖），請(qǐng)判斷$A$、$B$兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。-首先看電場(chǎng)線的疏密，從圖上看，$A$點(diǎn)的電場(chǎng)線比$B$點(diǎn)的電場(chǎng)線密。根據(jù)電場(chǎng)線疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小的知識(shí)，咱們就知道$E_{A}>E_{B}$。-再看電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，電場(chǎng)線的切線方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，在$A$點(diǎn)，電場(chǎng)線切線方向向外（假設(shè)是正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)），在$B$點(diǎn)，電場(chǎng)線切線方向也是向外，所以$A$、$B$兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向都是向外。3、把一個(gè)不帶電的導(dǎo)體放在一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為$E$的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，發(fā)生靜電感應(yīng)后，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)槎嗌伲?當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。這是因?yàn)閷?dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力作用下移動(dòng)，產(chǎn)生了一個(gè)與外電場(chǎng)等大反向的電場(chǎng)，兩者疊加后，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度就為零了?；?dòng)環(huán)節(jié)：老師：同學(xué)們，那我問(wèn)個(gè)問(wèn)題啊，如果有兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量一樣，一個(gè)是正電荷，一個(gè)是負(fù)電荷，它們周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度分布有什么相同和不同之處呢？（讓同學(xué)們思考一會(huì)兒，然后請(qǐng)同學(xué)回答）同學(xué)：（回答內(nèi)容）老師：嗯，回答得不錯(cuò)。那我再問(wèn)個(gè)問(wèn)題，如果把一個(gè)導(dǎo)體放在變化的電場(chǎng)中，還會(huì)有靜電平衡狀態(tài)嗎？（再讓同學(xué)們思考回答）重點(diǎn)：1、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念、公式以及矢量性。這是理解電場(chǎng)的關(guān)鍵，尤其是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義公式$E=\frac{F}{q}$和點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式$E=k\frac{Q}{r^{2}}$。2、電場(chǎng)線的特點(diǎn)。通過(guò)電場(chǎng)線可以直觀地了解電場(chǎng)的分布情況，所以要掌握電場(chǎng)線與電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向的關(guān)系。3、靜電感應(yīng)和靜電平衡的概念。這是電場(chǎng)中導(dǎo)體的重要特性，理解起來(lái)可能有點(diǎn)抽象，需要重點(diǎn)關(guān)注。難點(diǎn)：1、電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解。電場(chǎng)