生活中，我們常會感受到這樣兩類力:一類是通過接觸產(chǎn)生的作用力，如平放在水平桌面上的書與桌面之間的彈力;另一類則是不通過接觸產(chǎn)生，可存在于兩個相隔一定距離的物體之間，如毛皮摩擦過的橡膠棒靠近細水流，細水流會改變方向(圖1-14)。那么，相隔定距離的物體之間是怎樣產(chǎn)生相互作用的呢?下面我們從這個問題開始，學習電場及電場強度等相關(guān)內(nèi)容。
關(guān)于上面的問題，歷史上有過長期的爭論。一種觀點認為，這類力不需要物質(zhì)作為媒介，能從一物體立即作用到相隔一定距離的另一物體，這是超距作用的觀點。另一種觀點認為，這類力也是近距作用，是通過空間中的一種彈性媒介--“以太”傳遞的。物理學理論與實驗皆證明，超距作用的觀點是錯誤的，彈性媒介“以太”也不存在，電荷之間的相互作用是通過電場(electric field)傳遞的。靜止電荷產(chǎn)生的電場稱為靜電場electrstatic field ).
電場是物質(zhì)存在的一種形式。電場對處在其中的電荷有力的作用，這種力稱為電場力electric field frce)。凡是有電荷的地方，周圍就存在著電場。以圖 1-15 中兩個正電荷q?和q?.的相互作用為例，電荷q?在它的周圍產(chǎn)生一個電場，該電場對電荷q?施加電場力作用;電荷q?在它的周圍也產(chǎn)生一個電場，此電場對電荷q?也施加電場力作用。在靜電場中電場力就是靜電力。
下面，我們從電場力人手來探究電場的性質(zhì)。如圖 1-16 所示，電荷量為Q的帶電體A周圍存在電場，現(xiàn)引人電荷q來探究電場的性質(zhì)。為避免電荷q的引人對帶電體A的電場產(chǎn)生明顯的影響，q的電荷量應(yīng)足夠小;為能確定帶電體A的電場在空間各點的性質(zhì)，q的大小也應(yīng)足夠小(可視為點電荷)。滿足以上條件的電荷q稱為試探電荷或檢驗電荷)，被探究的電場是由帶電體激發(fā)的，其所帶電荷Q稱為場源電荷(或源電荷)。
用絕緣細線將帶同種電荷的試探電荷q分別懸掛于圖中P?、P?、P?位置，可發(fā)現(xiàn)細線偏離豎直方向的角度不同，這說明q所受的電場力不同，電場力與試探電荷所處的位置有關(guān)。若將試探電荷置于電場中某點，增加其電荷量，會發(fā)現(xiàn)電荷所受電場力也增大?？梢?，在電場的同一位置，由于電荷量不同，對應(yīng)的電場力也不同，這說明不能用電場力來反映電場的性質(zhì)。
在物理學中，放人電場中某點的試探電荷受到的電場力F與它的電荷量q之比稱為該點的電場強度(electric field strength)，簡稱場強，用E表示。
電場強度是矢量。物理學中規(guī)定，電場中某點電場強度的方向與正電荷在該點所受電場力的方向相同。按照這個規(guī)定，負電荷在電場中的某點所受電場力的方向與該點的電場強度方向相反。電場強度的單位由力的單位和電荷量的單位共同決定，在國際單位制中為牛頓每庫侖(N/C)。若1C的電荷在電場中某點受到的電場力是1N，那么該點處的電場強度為 1N/C。
如果我們知道了電場中某點的電場強度E和放入該點的電荷的電荷量q，可確定該電荷在該點受到的電場力的大小為 F=qE 對于電場中的不同點，電場強度E越大，同一電荷在電場中受到的電場力越大。因此，電場強度E從力的角度描述了電場的性質(zhì)。
已知電荷量和電場力，根據(jù)電場強度定義，可求出電場強度的大小和方向。
該點電場強度的方向豎直向下。
請查閱資料，看結(jié)果是否合理。
一些電場的電場強度數(shù)量級
用圖示法形象直觀地描述物理問題，是物理研究中常用的一種方法。在學習磁場時，我們曾用磁感線形象地描述磁場。那么，能否用類似的方法描述電場呢？
在裝有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些細小的頭發(fā)屑，再加上電場，頭發(fā)屑會重新排列。圖 1-17（a）是頭發(fā)屑在一對等量異種電荷形成的電場中的排列情況，圖 1-17（b）是頭發(fā)屑在一對等量同種電荷形成的電場中的排列情況。這兩幅圖分別有什么特點？
通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，圖 1-17（a）中頭發(fā)屑的排列與兩個異名磁極間的磁感線類似，圖 1-17（b）中頭發(fā)屑的排列與兩個同名磁極間的磁感線類似。研究表明，細小的頭發(fā)屑是按照電場的分布排列的。因此，也可仿照用磁感線描述磁場的方法，用類似的曲線來描述電場。
在電場中繪出一些曲線，曲線上任一點的切線方向與該點電場強度的方向一致（ 圖 1-18），這樣的曲線稱為電場線（electric field line）。在同一靜電場中，電場線越密的地方電場強度越大，電場線越疏的地方電場強度越小。電場線從正電荷或無窮遠出發(fā)，終止于無窮遠或負電荷。電場線在電場中沒有交點。
電場線是為了形象地描述電場而假想的線，實際并不存在。本節(jié)“ 實驗與探究 ”中顯示的圖樣只是模擬了電場線的分布情況.
圖 1-19 是一些常見電場的電場線在平面上的分布情況。其中，圖（a）是正點電荷的電場線，方向從正電荷指向無窮遠處；圖（b）是負點電荷的電場線，方向從無窮遠處指向負電荷；圖（c）是兩個等量異種點電荷的電場線；圖（d）是兩個等量同種點電荷的電場線.
能在熟悉情境中運用點電荷、試探電荷和電場線等模型分析靜電問題；能體會用物理量之比定義新物理量的方法，能體會探究庫侖定律過程中的科學思想和方法；能用與靜電力、電場強度相關(guān)的證據(jù)解釋常見的靜電現(xiàn)象；能從不同的視角分析靜電場的問題。 ——科學思維
2.用電場線能直觀、方便地比較電場中各點的場強大小與方向。 如圖是靜電除塵集塵板與放電極間的電場線，請比較電場中A、B 兩點的電場強度是否相同，并說明理由。
3. 下列說法正確的是 A. 在同一靜電場中，電場線可以相交 B. 在同一靜電場中，電場線越密的地方，電場強度越大 C. 正電荷僅受電場力的作用從靜止開始運動，其軌跡必定與 電場線重合 D. 靜電場中某點電場強度的方向，就是放在該點的電荷所受電 場力的方向
6.如圖所示，在兩個等量異種點電荷的電場中，將一個正的試探電荷由 A 點沿兩點電荷連線移到中點 O，再由 O 點沿直線移到 B 點。在該過程中，試探電荷所受的電場力大小和方向如何變化？

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第3節(jié) 電場與電場強度

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