电荷的相互作用_电场

1、第六章电荷的相互作用电场第六章电荷的相互作用电场 一、电荷和电荷守恒定律一、电荷和电荷守恒定律 1电荷电荷 (1)元电荷：元电荷：e ，所有带电体的电荷，所有带电体的电荷 量都是元电荷的量都是元电荷的 倍，其中质子、正电子的电荷量与元电倍，其中质子、正电子的电荷量与元电 荷相同电子带的电荷量荷相同电子带的电荷量q . (2)点电荷：有一定的电荷量，忽略点电荷：有一定的电荷量，忽略 的理想的理想 化模型化模型 1.610 19 C 1.610 19 C 形状和大小形状和大小 整数整数 保持不变保持不变 摩擦起电摩擦起电 2电荷守恒定律电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从

2、一个物体转移到内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到 另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中 ，电荷的总量，电荷的总量 . (2)起电方式起电方式: 、 、 (3)带电实质：物体带电的实质是带电实质：物体带电的实质是 . 接触起电接触起电 感应起电感应起电 得失电子得失电子 9.0109 真空真空 点电荷点电荷 三、电场、电场强度和电场线三、电场、电场强度和电场线 1电场电场 基本性质：对放入其中的电荷有基本性质：对放入其中的电荷有 2电场强度电场强度 力的作用力的作用 N/C V/m (2)方

3、向：规定方向：规定 在电场中某点在电场中某点 的方向为该点的方向为该点 电场强度的方向电场强度的方向 3电场线电场线 (1)电场线的特点电场线的特点 电场线从电场线从 或无限远处出发终止于或无限远处出发终止于 或或 电场线在电场中不相交电场线在电场中不相交 在同一电场里，电场线在同一电场里，电场线 的地方场强越大的地方场强越大 电场线上某点的切线方向表示该点的电场线上某点的切线方向表示该点的 正电荷正电荷所受电场力所受电场力 负电荷负电荷无限远处无限远处 越密越密 场强方向场强方向 正电荷正电荷 (2)几种典型电场的电场线几种典型电场的电场线(如图如图) 温馨提示温馨提示电场中某点场强的大小和

4、方向与该点放不放电荷以及所放电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放 电荷的大小和电性无关，由电场本身决定电荷的大小和电性无关，由电场本身决定 库仑定律的理解和应用库仑定律的理解和应用 1适用条件适用条件 (1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接 应用公式应用公式 (2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电 荷荷 2库仑力的方向库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异种由相互作用的两个带电体决

5、定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异种 电荷相互吸引，为引力电荷相互吸引，为引力 3三个自由点电荷的平衡问题三个自由点电荷的平衡问题 (1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电 荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反 (2)规律：规律：“三点共线三点共线”三个点电荷分布在同一直线上；三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异两同夹异”正负电荷相互间隔；正负电荷相互间隔； “两大夹小两大夹小”中间电荷的电荷量最小；中间电荷的电荷量最小； “近小远大近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电

6、荷中间电荷靠近电荷量较小的电荷 重点提示重点提示(1)两个点电荷间的距离两个点电荷间的距离r0时，不能再视为点电荷，也不时，不能再视为点电荷，也不 遵循库仑定律，它们之间的库仑力不能认为趋于无穷大遵循库仑定律，它们之间的库仑力不能认为趋于无穷大 (2)两个带电体间的库仑力是一对相互作用力两个带电体间的库仑力是一对相互作用力 真空中有两个完全相同的金属小球，真空中有两个完全相同的金属小球，A球带球带qA6.410 16 C的正电荷，的正电荷，B球带球带qB3.210 16 C的负电荷，均可视为点电荷： 的负电荷，均可视为点电荷： (1)当它们相距为当它们相距为0.5 m时，时，A、B间的库仑力为

7、多大？间的库仑力为多大？ (2)若将两球接触后再分别放回原处，若将两球接触后再分别放回原处，A、B间的库仑力又为多大？间的库仑力又为多大？ 思路点拨思路点拨两小球接触前，直接利用库仑定律计算库仑力即可，两小两小球接触前，直接利用库仑定律计算库仑力即可，两小 球接触后，要注意它们的电荷量均发生了变化，库仑力的性质也有了变球接触后，要注意它们的电荷量均发生了变化，库仑力的性质也有了变 化，即由引力变成了斥力化，即由引力变成了斥力 所以分别放回原处后，两球间的库仑力为：所以分别放回原处后，两球间的库仑力为： (2)A、B接触时会发生电中和，使接触时会发生电中和，使“净电荷净电荷”总量减小，剩下的总量

8、减小，剩下的“正正 ”净电荷将重新分布净电荷将重新分布 由于由于A、B是完全相同的导体球，剩余的净电荷将平均分配，是完全相同的导体球，剩余的净电荷将平均分配，A、B两两 球将带上同种电荷，故放回原处后，球将带上同种电荷，故放回原处后，A、B间的库仑力变为斥力间的库仑力变为斥力 两球接触后，它们的带电情况为：两球接触后，它们的带电情况为： 所以分别放回原处后，两球间的库仑力为：所以分别放回原处后，两球间的库仑力为： 答案答案(1)7.3710 21 N (2)9.2210 22 N 答案：答案：C 场强的三个表达式的比较及电场的叠加场强的三个表达式的比较及电场的叠加 2电场的叠加原理电场的叠加原

9、理 多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场 强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵循平行强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵循平行 四边形定则四边形定则 重点提示重点提示在求解电场强度问题时，应分清所叙述的场强是合场强，在求解电场强度问题时，应分清所叙述的场强是合场强， 还是分场强，若求分场强，要注意选择适当的公式进行计算，求合场强还是分场强，若求分场强，要注意选择适当的公式进行计算，求合场强 时，应先求出分场强，然后再根据矢量的合成法则时，应先求出分场强，然后再根据矢量

10、的合成法则(平行四边形定则平行四边形定则)进进 行求解行求解 如图所示，如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O， 将带有等量电荷将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对对 称要使圆心称要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个带适当电荷处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个带适当电荷 量的正点电荷量的正点电荷Q，则该点电荷，则该点电荷Q应放在应放在() AA点点BB点点 CC点点 DD点点 思路点拨思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析： 听课记录听课记录

11、由电场的叠加原理和对称性可知，由电场的叠加原理和对称性可知，q、q在在O点的合点的合 场强方向应沿场强方向应沿OD方向，要使方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷点的合场强为零，放上的电荷Q在在O 点的场强方向应与点的场强方向应与q、q在在O点的合场强方向相反，所以点的合场强方向相反，所以D正确正确 答案答案D 答案：答案：D 常见电场的电场线特点常见电场的电场线特点 1孤立点电荷的电场孤立点电荷的电场 (1)正正(负负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内内) (2)离点电荷越近，电场线越密离点电荷越近，电场线越密(场强越大场强越大)； (3)不存在场

12、强相同的点，若以点电荷为球心作一球面，则电场线处不存在场强相同的点，若以点电荷为球心作一球面，则电场线处 处与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方向不同处与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方向不同 2等量点电荷的电场线比较等量点电荷的电场线比较 3.电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系 根据电场线的定义，一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不根据电场线的定义，一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不 会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合 (1)电场线为直线；电场线为直

13、线； (2)电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行； (3)电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行 重点提示重点提示根据电场线的分布可以判断电场强度的大小和方向，但仅根据电场线的分布可以判断电场强度的大小和方向，但仅 一条电场线不能判断场强的强弱一条电场线不能判断场强的强弱 ， 如图所示如图所示,一电子在外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由一电子在外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由 AOB匀速运动，电子重力不计，则电子所受的外力的大小和方向变匀速运动，电子重力不计，则电子所受的外力的大小和方向变 化

14、情况是化情况是() A先变大后变小，方向水平向左先变大后变小，方向水平向左 B先变大后变小，方向水平向右先变大后变小，方向水平向右 C先变小后变大，方向水平向左先变小后变大，方向水平向左 D先变小后变大，方向水平向右先变小后变大，方向水平向右 思路点拨思路点拨解答本题时，应把握以下三点：解答本题时，应把握以下三点： (1)根据运动状态确定外力与电场力的关系根据运动状态确定外力与电场力的关系 (2)正确画出等量异号电荷电场线的分布情况正确画出等量异号电荷电场线的分布情况 (3)根据电场线分布确定电场强度变化情况根据电场线分布确定电场强度变化情况 听课记录听课记录等量异种电荷电场线的分布如图所示由

15、图等量异种电荷电场线的分布如图所示由图(a)中电场线中电场线 的分布可以看出，从的分布可以看出，从A到到O，电场线由疏到密；从，电场线由疏到密；从O到到B，电场线由密，电场线由密 到疏，所以从到疏，所以从AOB，电场强度由小变大，再由大变小而电场强，电场强度由小变大，再由大变小而电场强 度的方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图度的方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图(b)所示因电子处于所示因电子处于 平衡状态，其所受合力必为零，故外力应与电子所受的电场力大小相平衡状态，其所受合力必为零，故外力应与电子所受的电场力大小相 等、方向相反电子受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子等、方向相反

16、电子受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子 从从AOB的过程中，电场力由小变大，再由大变小，所以外力方向的过程中，电场力由小变大，再由大变小，所以外力方向 应水平向右，其大小应先变大后变小应水平向右，其大小应先变大后变小 答案答案B 3.(2010年高考课标全国卷年高考课标全国卷)静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘 器某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线器某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线ab为该收尘为该收尘 板的横截面工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉板的横截面工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所

17、示；粉 尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上若用粗尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上若用粗 黑曲线表示原来静止于黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可幅图中可 能正确的是能正确的是(忽略重力和空气阻力忽略重力和空气阻力)() 解析：解析：因粉尘带负电，故带电粉尘所受电场力的方向与电场线的切线因粉尘带负电，故带电粉尘所受电场力的方向与电场线的切线 方向相反，轨迹上任何一点的切线方向为运动方向，若粒子做曲线运动，方向相反，轨迹上任何一点的切线方向为运动方向，若粒子做曲线运动， 轨迹应出现在速度方向和力的

18、方向所夹的区域内从轨迹找几个点判断轨迹应出现在速度方向和力的方向所夹的区域内从轨迹找几个点判断 一下，只有一下，只有A项符合故项符合故A项正确项正确 答案：答案：A 1下列关于电场线的论述，正确的是下列关于电场线的论述，正确的是() A电场线方向就是正检验电荷的运动方向电场线方向就是正检验电荷的运动方向 B电场线是直线的地方是匀强电场电场线是直线的地方是匀强电场 C只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动 D画有电场线的地方有电场，未画电场线的地方不一定无电场画有电场线的地方有电场，未画电场线的地方不一定无电场 解析：解析：电场线方向

19、表示该点场强方向，也就是正检验电荷在该点受到的电场线方向表示该点场强方向，也就是正检验电荷在该点受到的 电场力方向，而电荷的运动方向决定于电荷的初速度和受力情况，故选电场力方向，而电荷的运动方向决定于电荷的初速度和受力情况，故选 项项A错误错误 当电荷初速度为零且只受电场力作用时，若电场线为一直线，则电当电荷初速度为零且只受电场力作用时，若电场线为一直线，则电 荷将沿电场线做直线运动若电场线为一曲线，则电荷将做曲线运动且荷将沿电场线做直线运动若电场线为一曲线，则电荷将做曲线运动且 电荷的运动轨迹一定与电场线不重合；因为若电荷运动轨迹与电场线重电荷的运动轨迹一定与电场线不重合；因为若电荷运动轨迹

20、与电场线重 合，则电荷在每一点的速度方向与所受电场力方向必在一直线上，此时合，则电荷在每一点的速度方向与所受电场力方向必在一直线上，此时 电荷不满足曲线运动的条件，故选项电荷不满足曲线运动的条件，故选项C错误错误 电场线是直线的地方，表明该直线所在处各点的场强方向相同，与电场线是直线的地方，表明该直线所在处各点的场强方向相同，与 电场线疏密情况无必然关系，如点电荷电场中电场线为直线，但电场中电场线疏密情况无必然关系，如点电荷电场中电场线为直线，但电场中 各点电场线疏密情况不同，故选项各点电场线疏密情况不同，故选项B错误错误 在用电场线表示电场的分布情况时，不可能在每点都画上电场线，在用电场线表

21、示电场的分布情况时，不可能在每点都画上电场线， 否则在整个平面上将布满电场线而不能看清电场线的具体情况了，因此否则在整个平面上将布满电场线而不能看清电场线的具体情况了，因此 常用几条电场线来表示某一区域的电场分布，在没有画电场线的地方，常用几条电场线来表示某一区域的电场分布，在没有画电场线的地方， 则由周边的情况来判断电场分布，选项则由周边的情况来判断电场分布，选项D正确正确 答案：D 答案：答案：D 3.(2009年高考广东卷年高考广东卷)如图所示，空间有一电场，电场中有两个点如图所示，空间有一电场，电场中有两个点a和和 b.下列表述正确的是下列表述正确的是() A该电场是匀强电场该电场是匀强电场 Ba点的电场强度比点的电场强度比b点的大点的大 Cb点的电场强度比点的