高中物理第一章电场复习课件新人教版选修3.ppt

静电场复习 电场力的性质 一 电荷及电荷守恒定律 1 自然界只有两种电荷 正电荷 负电荷 2 电荷性质 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 3 电荷量 物体所带电荷的多少 单位 库仑 简称 库 符号 c 4 使物体带电的方法 1 摩擦起电 实质 不同物体间的电荷转移 2 接触起电 实质 不同物体间的电荷转移 3 感应起电 静电感应 把电荷移近不带电的导体 可以使导体带电的现象叫做静电感应 感应起电 利用静电感应使物体带电叫做感应起电 实质 同一物体不同部位间电荷转移 5 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 只能从一个物体转移到另一个物体或从物体某一部分转移到另一部分 在转移的过程中 电荷总量保持不变 电荷守恒定律又可表示为 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和总是保持不变的 4 元电荷 点电荷和检验电荷 元电荷 最小的电荷量 用e表示 所有带电体的电荷量或者等于e 或者等于e的整数倍 点电荷 如果带电体间的距离比它们的大小大的多 以致带电体的形状 大小对相互作用的影响可忽略不计 这样的带电体可以看成点电荷 检验电荷 为了检验电场是否存在及其强弱分布情况而放入的电量很小的点电荷 称为试探电荷或检验电荷 3 适用条件 真空中的两个点电荷 2 理解 1 库仑力大小 其中k为静电力常量k 9 0 109nm2 c2 2 库仑力方向 两点电荷连线上 二 库仑定律 1 内容 真空中两点电荷之间的相互作用力 跟他们的电量的乘积成正比 跟他们距离的二次方成反比 作用力方向在他们的连线上 当堂训练 下列说法正确的是 元电荷实质上是指电子和质子本身 体积很大的带电体一定不能看成是点电荷 电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 相互作用的两个点电荷 不论它们的电荷量是否相等 它们受到的库仑力的大小一定相等 关于摩擦起电和感应起电 说法正确的是 摩擦起电是因为电荷的转移 感应起电是因为产生电荷 摩擦起电是因为产生电荷 感应起电是因为电荷的转移 摩擦起电的两物体必定是绝缘体 而感应起电的物体必定是导体 不论是摩擦起电还是感应起电 都是电荷的转移 d 3 绝缘细线上端固定 下端悬挂一轻质小球a a的表面镀有铝膜 在a的近旁有一绝缘金属球b 开始时a b都不带电 如图所示 现使b带电 则 a a b之间不发生相互作用b b将吸引a 吸住后不放开c b立即把a排斥开d b先吸引a 接触后又把a排斥开 d 4 有两个完全相同的带电金属小球 a b 分别带有电荷量qa 6 4 10 9c qb 3 2 10 9c 让两金属小球接触 在接触过程中 电子如何转移 并转移了多少 电子由b球向a球转移转移了3 1010个 两个带有异种电荷的导体 接触后先发生正负电荷的中和 然后再进行的电荷的重新分配 若不受外界影响 两个外形完全相同的导体接触后所带电量相同 5 半径相同的金属球 带相等的电荷量相隔一定距离 两球之间相互作用力大小 今让第三个半径相同的不带电的金属小球 先后与 两球接触后移开 这时 两球之间的相互作用力的大小是多少 答案 静电力的运算法则 6 如右图所示 三个完全相同的金属小球a b c位于等边三角形的三个顶点上 a和c带正电 b带负电 a所带电量的大小比b的小 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示 它应是 a f1b f2c f3d f4 f2 8 两个可自由移动的点电荷分别放在a b两处 如图所示a处电荷带正电 b处电荷带负电 另取一个可以自由移动的点电荷放在ab直线上 欲使整个系统处于平衡状态 则 a 为负电荷 且放于a左方b 为负电荷 且放于b右方c 为正电荷 且放于ab之间d 为正电荷 且放于b右方 a 1电性 或 2中间电荷量应是最小的 3中间的电荷离大电荷远 离小电荷近 1 电场 定义 存在于带电体周围的特殊物质 是电荷间相互作用的媒体 基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 这种力叫电场力 三 电场强度 2 电场强度 定义 放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值 叫做这一点的电场强度 简称场强 公式 单位 牛顿 库仑 n c 方向 规定 跟正电荷在该点所受电场力f的方向相同 矢量 叠加遵守平行四边形定则 物理意义 表示电场强弱的物理量 描述电场力的性质由产生电场的场源电荷和点的位置决定 与检验电荷无关 定义式 适用于一切电场 仅对点电荷的电场适用 q是检验电荷 e与q无关 q是场源电荷 e与q成正比 3 和 的区别 仅对匀强电场适用 d为沿电场线方向的距离 四 电场线 在电场中画出一些曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致 这样的曲线叫做电场线 注意 电场线不是电场里实际存在的线 而是形象地描述电场的假想的线 电场虽然抽象但它是客观存在的物质 电场线虽然形象 但它仅是假想的线 点电荷场强分布的特点 1 无论场源电荷的正负 靠近场源处场强大 线密 在点电荷形成的电场中 不存在场强相同的点 方向不同 3 电场线与球面垂直 等量异种电荷电场线分布特点 1 沿两电荷连线 场强先变小 中心最小 后变大 2 中垂线 面 上场强方向均同 往上往下大小均减小 3 对称 左右 上下 等量同种电场线分布特点 1 两点电荷连线中点处场强为零 此处无电场线 2 中点附近电场线非常稀疏 但场强不为零 3 从中点沿中垂线到无穷远 电场线先变密后变疏 点板电场线分布特点 1 以点电荷向平板所做垂线为轴 电场线左右两边对称 2 平板表面附近的电场线与平板垂直 3 电场线分布类似于等量异种电荷的电场分布 而带电平板恰为两个点电荷连线的垂直平分线 匀强电场特点 1 匀强电场 电场强度的大小和方向处处相同的电场 叫做匀强电场 2 匀强电场的电场线 是一组等间隔的平行线 3 匀强电场的实例 两块靠近的平行金属板 大小相等 互相正对 分别带有等量的异种电荷 它们之间电场 边缘附近除外 是匀强电场 电场线的性质 1 电场线起自正电荷 或无穷远 终止于负电荷 或无穷远 2 电场线的疏密反映电场的强弱 切线表示场强的方向3 电场线不相交 不相切 不闭合4 电场线是认为引进的 不是客观存在的5 电场线不是电荷的运动轨迹 场强的叠加原理 问题 a 电场线是客观存在的b 电场线与电荷的运动轨迹是一致的c 电场线某点的切线方向与电荷在该点所受电场力的方向可以不相同d 沿电场线的方向 场强一定越来越大 c 9 关于电场线 下列说法正确的是 a 这个电场可能是负点电荷的电场b 点电荷q在a点处受到的电场力比在b点处受到的电场力大c 点电荷q在a点处的瞬时加速度比在b点处的瞬时加速度小 不计重力 d 负电荷在b点处受到的电场力的方向沿b点切线方向 10 如图所示电场的一部分电场线 下列说法正确的是 b 静电场复习 电场能的性质 一 电势能和电势 1 静电力做功的特点 静电力做功与电荷经过的路径无关 与电荷的起始位置和终止位置有关 电场力做功与电势能有什么关系 联系重力做功与重力势能的关系 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能 叫电势能 物体被举高具有重力势能 1 电荷在电场中具有电势能 重力对物体做正功 物体的重力势能减小 2 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减小 重力对物体做负功 物体的重力势能增大 3 电场力对电荷做负功 电荷的电势能增大 2 电势能 重力做多少功 物体重力势能就变化多少 4 场力做多少功 电荷电势能就变化多少 重力势能是相对的 与零势能面有关 5 电势能是相对的 与零电势能面有关 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上电势能规定为零 电荷在某点的电势能 等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功 重力势能是物体和地球所共有的 具有系统性 6 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 7 电势能是标量 由此可见 电场力做功与重力做功 电势能与重力势能都很相似 所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能 11 如图 所示 a b为某电场线上的两点 那么以下的结论正确的是 a 把正电荷从a移到b 电场力做正功 电荷的电势能减少b 把正电荷从a移到b 电场力做负功 电荷的电势能增加c 把负电荷从a移到b 电场力做正功 电荷的电势能增加d 从a到b电势逐渐降低 ad 1 定义 电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值 4 单位 伏特 v 3 标量 3 电势 5 电势具有相对性 选择不同的零电势点 各点的电势是不同的 往往选大地或无穷远为零电势点 6 电势和电场线方向的关系 沿着电场线方向电势越来越低 4 等势面的概念 1 等势面 电场中电势相同的各点构成的面 叫做等势面 2 用等势面来表示电场中电势的高低类似于在地图上用等高线表示地形的高低 5 电场中等势面的形状 1 点电荷的电场 等势面是以点电荷为球心的一族球面 如图所示 2 等量异种点电荷的电场 等势面如图所示 两点电荷连线的中垂面为一个等势面 3 等量同种点电荷的电场 等势面如图所示 4 匀强电场 等势面是垂直于电场线的一族平面 如图所示 6 等势面的性质 1 沿同一等势面移动电荷时 电场力不做功 在同一等势面上任意两点间的电势差为零 所以电场力做功为零 2 电场线跟等势面垂直 并且由高电势的等势面指向低电势的等势面 在同一等势面上移动电荷时 电场力不做功 这表明电荷受的电场力方向与电荷的移动方向 在等势面上 始终保持垂直 所以电场线与等势面垂直 由于沿电场线方向电势一定降低 所以电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面 3 任意两个等势面都不相交 12 如图1 根据图中的电场线 可以判定 a 该电场一定是匀强电场b a点的电势一定低于b点的电势c 负电荷放在b点电势能比a点大d 负电荷放在b点电势能比a点小 13 如图2所示 对两个电量均为 q的点电荷连线中点o和中垂线上某点p正确的关系是 c 将正电荷从o点移至p点 电场力做正功d 将正电荷从o点移至p点 电场力做负功 a 0 p e0 ep 0 p e0 ep b 二 电势差 1 电势差的概念 1 定义 电场中两点间电势的差值 也叫做电压 2 电势差是标量 有正负 没有方向 3 单位 伏特 v 4 电势差是反映电场性质的物理量 只与电场本身有关 2 静电力做功与电势差的关系 注意 使用公式时要代入符号进行运算 14 有一个带电量c的点电荷 从某电场中的a点移到b点 电荷克服电场力做j的功 从b点移到c点 电场力对电荷做j的功 求a c两点的电势差是多少 说明a c两点哪点的电势较高 解 根据公式可得 即 c点电势高 三 电势差与电场强度的关系 则 说明 只适用于匀强电场 d 沿场强方向的距离 电场强度的方向是电势降低最快的方向 a b 14 如图所示 实线表示电场线 虚线表示等势线 a b两点的电势分别为 则a b连线的中点c的电势应为 a vb vc vd 无法判断的高低 b 16 如图所示 在场强为e的水平匀强电场中 一根长为l的绝缘杆 两端分别固定着带有电量 q和 q的小球 大小不计 现让缘绝杆绕中点o逆时针转动角 则转动中带电小球克服电场力做功为 将导体放进电场e0中 导体中的自由电子在电场e0作用下发生定向移动 于是导体两端将出现等量异种电荷 感应电荷在导体内部形成电场e 方向相反 随着感应电荷的增加e 增大 导体内部的合场强e在逐渐减小 e e0 e 当e e0 e 0时 导体内部的合电场e为0 不再发生电荷的定向移动 导体达到一种平衡状态 这种状态叫做静电平衡状态 1 导体中 包括表面 没有电荷定向移动的状态 叫静电平衡状态 四 静电现象的应用 静电平衡状态下导体的两种类型 1 电场中导体的静电平衡 2 带电体的静电平衡 2 静电平衡状态下导体的特点 1 导体内部的场强处处为零 必要条件 3 导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直 4 电场线在导体内部中断 2 处于静电平衡状态的下的导体是个等势体 它的表面是个等势面 17 长为l的导体棒原来不带电 现将一电荷量为 q的点电荷放在与棒的左端距离为r的地方 如图所示 达到静电平衡后 棒上的感应电荷在棒内中点o处产生的场强有多大 方向如何 3 导体上电荷的分布特点 4 尖端放电 5 静电屏蔽 18 如图所示 金属框b原先不带电 现将一带正电荷的金属a球放入金属框b中 试分析金属框b和金属球a的带电情况 19 将悬挂在细线上的带正电的小球a放在不带电的金属空心球c内 不和球壁接触 另有一个悬挂在细线上带负电的小球b向c靠近 如图所示 于是有 a a往左偏离竖直方向 b往右偏离竖直方向b a的位置不变 b往右偏离竖直方向c a往左偏离竖直方向 b的位置不变d a和b的位置都不变 b 思考 采用什么办法可使带电小球b不受电场力的影响 五 电容器电容 2 电容器与电容概念区分 1 电容器的充电和放电 3 单位 1f 1c v 1 106 f 1 1012pf 其它单位 微法 f 皮法 pf 国际单位 法拉 f 4 电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量 与电容器是否带电无关 c与q u无关 例题 一个电容器所带电量为6 10 11c 其两极板间的电压为60v 求 1 它的电容是多少 2 若使它的电量减少一半 它的电容是多少 平行板电容器充电后 继续保持电容器的两极板与电源相连 在这种情况下 电容器两板间电势差u不变 如增大两板间距d 则电容器所带电量q减小 板间场强e减小 平行板电容器充电后 切断与电源的连接 电容器所带电荷量q不变 如增大两板间距d 则u增大 e不变 应用平行板电容时常见的两个问题 1 受力分