★★★精忠中学高中生学习专栏★★★

静电场涉及的基本概念比较多，而且又抽象，应加强对它们的理解和应用 
（一）明确静电场的物质特性。静电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，是物质的一种形态，只要有电荷就有电场这种物质，它的存在是通过对放入电场中的电荷受电场力的作用表现出来的。不管电场中是否放入电荷，但电场这种物质都是客观存在的。 
（二）明确静电场的力特性。电场的基本特性是对放入电场的电荷有电场力的作用。电场具有力的性质。为了描述这种特性引入电场强度这一概念。 
关于电场强度的常用公式有三个： 、 和 ．可从物理意义、引入过程及适用范围三个方面进行比较． 
 是电场强度的定义式．引入检验电荷q是为了研究电场的力的性质．实际上场强的大小跟检验电荷的电量q的大小无关，场强大小反映了电场的强弱，由电场本身的性质决定．这个公式适用于一切电场，包括变化磁场所产生的感应电场． 
 是真空中的点电荷Q产生的场强的决定式，即场强大小跟场源电荷的电量Q成正比，跟离场源电荷的距离r的平方成反比．它是根据定义式 和库仑定律公式推出的．它只适用于点电荷在真空中所产生的电场． 
 ，其中d是A、B两点沿场强方向的距离．公式反映了匀强电场中场强跟电势差的关系．它是在匀强电场中根据求功公式和 导出的．所以这个公式只适用于匀强电场． 
【例1】：如图所示的是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入检验电荷时，电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系。下列是说法正确的是 
A、 该电场是匀强电场 
B、 a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ed>Eb>Ea>Ec 
C、 这四点的场强大小关系是Eb>Ea>Ec>Ed 
D、 无法比较E值大小 
解答：对于电扬中给定的位置，放入的检验电荷的电量不同，它受到的电场力不同，但是电场力F与检验电荷的电量q的比值F/q即场强E是不变的量，因为F=Eq，所以F跟q的关系的图线是一条过原点的直线，该直线的斜率的大小即表示场强的大小，由此可得出Ed>Eb>Ea>Ec。 

（三）明确静电场的能的特性。 
电荷放入电场后就具有电势能。电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等。引入电势：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。电势用字母φA表示 。电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零。电势是标量只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低。 
电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量的q的比值叫电势差电势差，UAB= 这个物理量与场中的试探电荷无关，它是一个只属于电场的量。电势差是从能量角度表征电场的一个重要物理量。 
电势差也等于电场中两点电势之差 ，电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关。 
【例2】如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等b、c间的距离。用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec、分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定 
(A) Ua>Ub>Uc 
(B) Ea>Eb> Ec 
(C) Ua－Ub=Ub－Uc 
(D) Ea= Eb= Ec 
分析指导 题目中只给出了一条电场线，并不知道电场线的疏密情况，所以不能比较各点场强的大小，这样选项（B）和（D）不能选。 
电场线的方向是从a到c，根据电场线的方向是电势降低的方向，所以Ua>Ub>Uc，这样选项(A)是正确的。在比较a与b之间、b与c之间的电势差时，虽然a、b间距离等于b、c间距离，但是场强情况不知，所以无法比较电势差。（C）不选。只有选项（A）是正确的。 
【例3】如图所示，在等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由a 点沿直线移到O点，再沿直线由O点移到c点。在该过程中，检验电荷所受的电势能如何改变？ 
解析：根据电场线和等势面的分布可知：试探电荷由a 点沿直线移到O点，电场力先作正功，再沿直线由O点移到c点的过程中，电荷沿等势面运动，电场力不作功，电势能不变化，故，全过程电势能先减小后不变。

五）电场线和等势面可以形象地表示出电场的性质，是描述电场的一种形象化手段。 
电场线总是出发于正电荷而终止于负电荷，或者从正电荷出发到无穷远处，或从无穷远处到负电荷。电场线不中断，不闭合，任何两条电场线不相交不相切。电势相等的面叫等势面，要牢记以下6种常见的电场的电场线和等势面： 
电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系： 
①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。 
②电场线互不相交，等势面也互不相交。 
③电场线和等势面在相交处互相垂直。 
④电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。 
⑤电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。 
注意：在一般情况下，电场线不是电荷的运动轨迹。仅当电场线是直线，不计电荷重力，电荷无初速或初速方向沿电场线方向时，电荷才会沿电场线运动。 
下面再通过几个题目说明对相关概念的理解： 
【例4】 如图所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V，则B点的电势是 
A.一定等于6V B.一定低于6V 
C.一定高于6V D.无法确定 
解：由U=Ed，在d相同时，E越大，电压U也越大。因此UAB> UBC，选B 
【例5】 如图所示，将一个电荷量为q = +3×10-10C的点电荷从电场中的A点移到B点的过程中，克服电场力做功6×10-9J。已知A点的电势为φA= - 4V，求B点的电势。 
解：先由W=qU，得AB间的电压为20V，再由已知分析：向右移动正电荷做负功，说明电场力向左，因此电场线方向向左，得出B点电势高。因此φB=16V。 
【例6】图中的实线是一族未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域的运动轨迹，a、b是其轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是 
A.带电粒子所带电荷的符号 
B.带电粒子在a、b两点的受力方向 
C.可以比较带电粒子在a、b两点的速度大小 
D.可以比较带电粒子在a、b两点的电势能的大小 
解：带电粒子的轨迹若是曲线，可以判断带电粒子所受的电场力一定指向弯曲的那一侧，从而可以判断带电粒子在a、b两点的速度大小和电势能大小。带电粒子在运动中只受电场力作用，它的轨迹是曲线，则弯曲的一侧即为受力方向，图中的轨迹弯曲的方向是指向电场线密集的一侧，则说明带电粒子所受的电场力是指向场源电荷（即题中所说的点电荷），故可以判断带电粒子在a、b两点的受力方向。带电粒子的受力方向确定后，则说明带电粒子离点电荷越远，电势能越大（它们之间为引力），可以判断带电粒子在a点的电势能比在b点的电势能小，由能量守恒，可以判断a点的速度比b点的速度大。但由于不知道场源电荷的性质，故不能判断带电粒子所带电荷的符号。 
综上所述，（B）、（C）、（D）选项正确。

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