電場線

教學目標

知識目標

1、知道什么視，知道用可以形象地表示電場的方向和強弱；
2、知道一個點電荷、兩個等量點電荷、點電荷與帶電平行板間的的分布；
3、知道什么視勻強電場，以及勻強電場的的分布；
4、知道兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對，分別帶有等量的正負電荷，他們之間的電場（除邊緣附近外）是勻強電場.

教學建議

教材分析

的要點：
1、是假想的：
是人們用來形象的描述電場的分布而畫出的一簇曲線，雖然實驗模擬了這簇曲線的形狀，但是實驗沒有正是的真是存在，是假想的.
2、不是閉合曲線：
在靜電場中，起始于正電荷，終止于負電荷，不形成閉合曲線.
3、的每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致.
4、的疏密與電場強弱的關系：的疏密程度與場強大小有關，密處電場強，疏處電場弱.
5、在空間不相交.

注意：在最后歸納相互表達的意義，特別要強調上每一點的切線方向，就是該電的場強方向，強調的疏密與場強大小的關系.

重點難點

1、重點是的定義，以及的分布
2、難點是的特點和勻強的特征

關于講解的教法建議

是為形象描述電場中電場強度分布情況而假想的線，是法拉第首先提出的.

講述時，一定要通過實驗將抽象的知識具體化，根據條件可用驗電羽，或蓖麻油內懸浮頭發屑等方法演示正負點電荷產生的電場的，和等量、異種點電荷、等量同種點電荷產生電場的，以及勻強電場的.同時要求學生能夠畫出正負電荷、等量異種電荷、等量同種點電荷產生的電場和勻強電場的.

教學設計示例

一、教學目標

1、在物理知識方面的要求：

（1）掌握用表示電場強度的方法；

（2）掌握常見電場的畫法；

（3）掌握勻強電場.

2、通過觀察演示實驗，概括出經典電場的特點，培養學生的觀察概括能力.

二、教具

感應起電機一個、驗電羽兩個，兩塊帶有驗電羽的絕緣鋁板.

三、主要教學過程

（一）復習提問

1、電場強度的定義及其物理意義是什么？

2、電場強度的決定因素是什么？
3、 及 有什么聯系與區別？

4、簡述電場強度的疊加原理.

（二）引入新課

電場看不見，摸不著，想個什么樣的方法來形象地描述它呢？

在初中，同學們學過磁場，磁場也看不見摸不著；當時用什么方法來形象地描述它呢？用磁感線.

磁感線是真實存在的呢？不存在，是假想的.用它來形象、直觀地描述磁場強弱和方向.

磁感線在條形磁體外部由N極指向S極，內部由S極指向N

極，是閉合曲線，且外部稀疏內部稠密.磁感線有走向，磁感線上

某點切線方向為該點磁場方向，也是該點所放小磁針的N極指向，

即N極受力方向.磁感線不相交（如圖1所示）.

形象直觀地描述磁場用磁感線，形象直觀地描述電場呢？

    （三）教學過程設計

1、概念引入

英國物理學家法拉第首先引入了電場強度的圖象，他在電場中畫了一些線，使這些線上

每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，并使線的疏密表示場強的大小.這些線稱為電

場線.

2、幾種常見電場的  勻強電場

（1）點電荷電場的

如圖2（a）所示，在A點放正電荷Q，研究該電場的.為此在Q的周圍B點放上＋1C的點電荷q，它受到的電場力方向在A與B連線上，并且由A指向B，再在A與B連線上取任一點C，放＋1C點電荷q，它受的電場力方向仍在連線上，方向由A向C，由于在B與C的切線共線，所以射線AC為一條.同理，由A點出發的所有射線都可以是，但考慮到對的另一要求，它的疏密應表示E的大小，再考慮到空間對稱，所以每對相鄰間的夾角應該相同，所以應是圖2（b）所示的樣子.

對負電荷Q的，只需將正點電荷Q的反向即可.如圖2（c）所示.

（2）等量異號點電荷的

如圖3（a）所示，在A點與B點分別放上點電荷＋Q與－Q，并研究它們的的形狀.

首先研究直線AB上的情況，在A與B之間的連線的任一點放上＋1C的點電荷q，q受到兩個電荷同時作用，而合力方向在A與B的連線上，由此可知，線段AB是一條，方向由A指向B，再將q放于B點右側直線上的任一點，發現q受的合力方向也在AB連線上，并指向B，所以終止于B點的這條射線也是一條，方向指向B.再將q放于A點左側直線上的任一點，發現q受的合力方向也在AB直線上，方向由A向外，所以從A點出發的，方向背向A點的這條射線也是一條.A與B連線上的情況如圖3（a）所示.

再研究線段 AB的垂直平分線 上的情況.為此在其上任一點放上＋1C的點電荷q，它受到的兩個點電荷的作用力等大，而合力都垂直 ，如圖3（b）所示.所以通過 的所有都應與 垂直.

再在直線 的兩側取D與 ，使它們對 直線成軸對稱.將＋1C的點電荷q放于D點，它所受的合力指向斜上方；將q放于 點，它受的合力指向斜下方.可以看出，從A點出發，經過D、 回到B的一條曲線是一條，如圖3（c）所示.同理，在直線AB的上邊與下邊可以畫出許多這樣的，但考慮到的疏密應對應場強的弱強的要求，只能畫成圖3（d）所示的形狀.

最后應指出，并不只存在于紙面上，而是分布于整個立體空間.要想研究空間某

一點的場強情況，只需將紙平面以AB線為軸轉動到該點即可.

    （3）等量同號點電荷電場的

    用上述的方法也可以得到等量同號點電荷的，如圖4所示.分析方法略去.

    （4）均勻帶電的無限大平面電場的

    圖5（a）所示為均勻帶正電的無限大平面，在平面上任一點A放＋1C點電荷q，它所受電場力方向如何？由于空間對稱，可以肯定q受力的方向一定垂直平面a向上，所以垂直平面a的所有向上的、向下的直線，都可能是，但考慮到的疏密應該表示場強的強弱，又考慮到空間對稱，因而各處的疏密相同，所以只能畫成圖5（b）的形狀，即是疏密均勻的平行線.

對于無限大均勻帶負電的平面，形狀圖5（c）所示.仍是疏密均勻的平行線，只是指向平面.

這說明在無限大均勻帶電平面的兩側場強大小、方向

相同.這種電場稱為勻強電場.

（5）帶有等量異號電荷的無限大平行金屬板的電場的

如圖6（a）所示，帶有等量異號電荷的兩個無限大平

面平行放置，由于對稱，每個平面上電荷的分布是均勻的.

由場的疊加原理可知，每個帶電平面都在它的周圍獨立地

產生電場，而總的電場應為兩個分電場的矢量合.圖6（b）畫出了每個帶電平面的，實線代表正電荷的，虛線代表負電荷的.由于它們都是勻強電場，各分場場強大小處處相等，只是方向有差別.在兩板之間兩場方向相同，疊加后場強增大；在兩板外側，兩場方向相反，互相抵消，場強為0，整個電場的形狀如圖6（c）所示.

3、的演示

（l）點電荷的演示

如圖7（a）所示將驗電羽與感應起電機的一個放電桿接通，搖動電機，驗電羽上絲線會按場強方向排列，因而顯示出.可以看出，形狀與圖2（b）相似.

（2）演示等量異號點電荷

放好兩個驗電羽，如圖 7（b）所示，再用導線將它們分別與起電機的兩個導電桿相連，搖動電機，絲線排列在電場方向上，形成類似圖3（d）的形狀.

（3）演示等量同號點電荷

如圖7（b）所示，再用導線將同一個導電桿與兩個驗電羽相連，搖動起電機，絲線排成形成類似圖4的形狀.

（4）演示帶有等量異性電荷平行金屬板的

    如圖7（c）所示用導線將兩板分別與起電機的兩個放電桿連接，并搖動起電機，絲線就排列在方向上.可以觀察到，在兩板的中央部分，是平行的，其余邊緣部分不平行，如圖8所示.這是因為平行金屬板并非無限大所致，且非正對面上的絲線不動，原因是外側 .

4、總結的性質

（l）是假想的，不是真實的.

（2）起于正電荷止于負電荷，不閉合.

對于單個點電荷，正電荷假想無窮遠處有負電荷，終止于那里；負電荷同理.

（3）的疏密表示電場的強弱.

（4）不能相交.

因為在電場中的任一點處只有一個電場強度，方向唯一，如相交則該處出現兩個場強方

向，所以不能相交.

（5）電場統不能相切.

原因：疏密表示強弱，如相切則在切點密度無窮大，這種情況不可能，所

以不會相切.

（四）作業 

分別畫出正點電荷，負點電荷，等量異性電荷，等量同性電荷，無限大均勻帶電平面，帶有等量異性電荷的無限大平行平面的.

四、說明

1、注意強調我們畫的是幾種典型電場的平面分布圖，實際上是空間立體分布的.

2、強調一定要記住幾種典型電場的空間分布.

3、上茶點的切線方向是那點的電場強度方向，是放在那點檢驗電荷＋q的受力方向，也是檢驗電荷＋q在那里所獲得的加速度方向.不一定是檢驗電荷的運動軌跡.