实验:如图(1)所示,使有绝缘支柱的大金属球带电作为场源电荷,使丝线吊着的小铝箔球带少量电荷,用它代替检验电荷q。
实验一:把铝箔球放在电场中不同的方位,注意观察丝线的倾斜方向。
现象:铝箔球在电场中不同方位时,丝线倾斜的方向不同。
实验二:铝箔球逐渐远离场源,注意观察丝线偏离竖直方向的角度。
问:看到什么现象了?
现象:偏角逐渐减小。
投影出实验现象,如图2所示。
问:由这两个实验我们能得到什么结论?
学生答后教师归纳:以上两个实验表明,在电场中不同点,电场对检验电荷施加的电场力的大小和方向一般是不同的。
比如在A点电场对电荷施加方向向右的作用力,在D点电场对电荷施加方向向左的作用力,在A点电场对电荷的作用力大,在B点电场对电荷施加的作用力小,可见不同点电场的性质是不同的。怎样定量的、精确的描述电场的这一性质呢?
问:用检验电荷受到的电场力,行吗?(学生讨论)
经学生讨论后,教师引导到观察实验。
实验三:把铝箔球放在电场中同一位置,减小它的带电量,注意观察丝线的偏角。
学生总结实验结论。
结论:在电场中同一点,检验电荷所受电场力随它所带电量的减小而减小,所以,电场力不能用于描述电场。要描述电场,需要找一个与检验电荷的电量无关而只由电场决定的物理量。
那我们用什么描述电场呢?如果我们能够做更精确的实验,就会发现:在电场中同一点,电场力不仅随检验电荷的电量的减小而减小,随电场力的增大而增大,而且跟检验电荷的电量之间存在这样的定量关系: