物理选修3-1第一章静电场知识点总结07712学习教案

1、会计学1物理选修物理选修(xunxi)3-1第一章静电场知识第一章静电场知识点总结点总结07712第一页，共65页。1.2 库仑定律(k ln dn l) 1、内容(nirng)： 2、表达式：221rqqkF q1q2+rFFk 叫静电力常量(chngling) : 229/CmN100 . 9 k 3、适用范围： 真空（空气中近似） 静止点电荷（理想化模型）r：球心间距4、说明：库仑力是矢量 大小：代入q1q2的绝对值计算 方向：同斥异吸第1页/共65页第二页，共65页。一、电场(din chng)第2页/共65页第三页，共65页。2QE = KrFE=q场强的定义式，适用任何(rnh)电

2、场 唯一性： 电场(din chng)中某点的场强是确定的场强的决定式，适用真空中点电荷二、电场强度方向性 ：正试探电荷的受力方向三、场强的叠加原理：遵循平行四边形定则第3页/共65页第四页，共65页。1.起于正电荷（无穷远处(yun ch)），终于负电荷（无穷远处(yun ch)）2.不闭合，不相交。第4页/共65页第五页，共65页。.第5页/共65页第六页，共65页。第6页/共65页第七页，共65页。第7页/共65页第八页，共65页。3.由中点(zhn din)至无穷远处， 逐渐减小2.大小(dxio)相等，方向相同都与中垂线垂直由正电荷指向负电荷1.最大3.先减小后增大(zn d)2.大

3、小相等, 方向相同, 都由正电荷指向负电 荷1.最小不为零等量异种电荷等量异种电荷等量同种电荷等量同种电荷连线上场强中垂线上场强分析:1. 中点处. 2. 关于中点的对称点. 3. 递变规律第8页/共65页第九页，共65页。等量异种电荷等量异种电荷等量同种电荷等量同种电荷连线上场强中垂线上场强.分析:1. 中点(zhn din)处. 2. 关于中点(zhn din)的对称点. 3. 递变规律1.场强为零2. 大小(dxio)相等，方向相反 指向中点o（背向中点o）3.先减小再增大(zn d)1.场强为零2.大小相等，方向相反,都沿中垂线远离o(指向o)3.由中点至无穷远处场强先增大后减小至零，

4、必有一个位置场强最大。 第9页/共65页第十页，共65页。1.4 电势(dinsh)能和电势(dinsh) 第10页/共65页第十一页，共65页。将电荷q从A沿任何(rnh)路径移至B，静电力做功相同EB+MAFq+WAB=qE|AM|第11页/共65页第十二页，共65页。电场力做功(zugng)的过程是电势能转化的过程。第12页/共65页第十三页，共65页。1、定义：电荷(dinh)在电场中具有的势能。3、相对性：大地或无穷远为电势(dinsh)能零点。2、静电力做的功等于(dngy)电势能的减少量。（Ep）标量PBPAABEEWEpAFAB+FEEB电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小电场

5、力对电荷做负功，电荷的电势能增加第13页/共65页第十四页，共65页。、下列(xili)说法中正确的是（ ）A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。ABC第14页/共65页第十五页，共65页。CD第15页/共65页第十六页，共65页。3、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动(yndng)到b的过程中(a、b相对o对称),下列说法正确的是( )A.电子的电势能始终增多B.电子的电势

6、能始终减少C.电子的电势能先减少后增加D.电子的电势能先增加后减少COab+-第16页/共65页第十七页，共65页。4、一带电油滴在竖直方向的匀强电场中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )A.动能减小B.电势能增加C.动能和电势能之和减少(jinsho)D.重力势能和电势能之和增加EabCF电GF合第17页/共65页第十八页，共65页。电荷(dinh)在电场中某一点的电势能与它的电荷(dinh)量的比值。qEP1. 定义(dngy):2. 公式(gngsh):(计算时要代入正负号)电场中某点的电势大小是由电场本身的性质

7、决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。3. 标量，正负表大小。 一般选无穷远或大地电势为零。第18页/共65页第十九页，共65页。5、如果把q=1.010-8C的电荷(dinh)从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.210-4J.那么 q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？ q未移入电场前A点的电势是多少 ？VCJqEJEJEWPAAPAPAA48444102 . 1100 . 1102 . 1102 . 1102 . 10第19页/共65页第二十页，共65页。6、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法(shuf)中正确的是（ ）A、电势A B 场强EAEBB、电势A B 场

8、强EAEpBABEBC结论(jiln)：正电荷沿电场线方向电势能减少，负电荷沿电场线方向电势能增加。第20页/共65页第二十一页，共65页。 7、关于(guny)电势与电势能的说法正确的是A电荷在电场中电势高的地方电势能大B在电场中的某点，电量大的电荷具有的电势能比电量小的电荷具有的电势能大C正电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大D负电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小解析(ji x)： 正电荷在电势高处的电势能比电势低处的电势能大,负电荷则反之(fnzh),所以A错 当具有电势为正值时,电量大的电荷具有的电势能大于电量小的电荷具有的电势能,当电势为

9、负值,恰好相反,所以B错 正电荷形成的电场中,电势为正值,这样电势与正电荷的电量来积为正值,而负电荷在正电荷形成的电场中电势能为负值,因此C正确 负电荷形成的电场中,电势为负值,因而正电荷具有的电势能为负值,负电行具有的电势能为正值,所以D正确 第21页/共65页第二十二页，共65页。E+2、几种(j zhn)常见的等势面1、定义(dngy)：电场中电势相同(xin tn)的各点构成的面第22页/共65页第二十三页，共65页。等势面的特点(tdin)：5.沿电场线方向(fngxing)电势降低最快。1.同一(tngy)等势面上各点电势相等。2.在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。3.电场线跟

10、等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面。4.不同等势面不相交。20 15 10ACB等差等势面：相邻的等势面间电势之差相等。6.等差等势面越密，场强越大。第23页/共65页第二十四页，共65页。第24页/共65页第二十五页，共65页。8、关于等势面，正确的说法(shuf)是（ ）A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功B等势面上各点的场强大小相等C等势面一定跟电场线垂直D两等势面不能相交CD第25页/共65页第二十六页，共65页。1.5 电势差第26页/共65页第二十七页，共65页。一、电势(dinsh)差与电势(dinsh)的关系：电势差：电场(din chng)中两点的电

11、势之差,也叫电压。BAABUABBAUABABUU则有或者(huzh)表示成显然BA设电场中A点的电势为，B点的电势为第27页/共65页第二十八页，共65页。二、静电力做功(zugng)与电势差的关系：)(BAqPBPAABEEW；BAABqUWqWUABBA即或BAqq 电荷q从电场中A点移到B点：AB第28页/共65页第二十九页，共65页。1.电势差UAB与q、WAB无关,仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身(bnshn)的性质。2.电势差的单位:伏特(V) 1V=1J/C3.电势差是标量。三、说明(shumng)：第29页/共65页第三十页，共65页。WAB= -1.510

12、-5 J电场中A、B两点的电势是A=800V，B= -200V，把电荷q= -1.510-8C由A点移到B点,电场力做了多少(dusho)功?电势能变化多少(dusho)?电势(dinsh)能增加,增加1.510-5JBAABqUW第30页/共65页第三十一页，共65页。(4) 利用动能定理求解 W电Ek2Ek1 (仅有电场(din chng)力做功时) W电 + W其它(qt)Ek2Ek1第31页/共65页第三十二页，共65页。 9、将一电量为2108C的点电荷,从零电势S点移到电场(din chng)中的M点,克服电场(din chng)力做功4108J,则UM= ；若将该电荷从M点移到N

13、点,电场(din chng)力做功14108J,则N点电势UN ；M、N两点电势差为 解析(ji x)： UM=W/q=4108/2108=2V由于(yuy)是负电荷克服电场力做功，所以是顺着电场线移动，M点电势为负所以UM=2VUN=14108/21087V 由于是电场力做功，所以负电荷是逆着电场线方向移动，N点电势比M点电势高7V，这样N点电势比S点高5V，所以 5V 说明：求某点电势可先求出电势差，然后根据电势差和电场力做功情况再求出该点电势应牢记：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加第32页/共65页第三十三页，共65页。第33页/共65页第三十四页，共65页。EWAB=

14、qUABWAB=Fd=qEdUAB=Ed第34页/共65页第三十五页，共65页。EWAB=FLcos=qEdWAB=qUABUAB=Ed第35页/共65页第三十六页，共65页。UAB=Ed 即：匀强电场(din chng)中两点间的电势差等于电场(din chng)强度与这两点沿电场(din chng)方向的距离的乘积。 第36页/共65页第三十七页，共65页。 规律方法2.公式E=U/d的理解(lji)与应用(1)公式E=U/d反映了电场强度与电势(dinsh)差之间的关系，由公式可知，电场强度的方向就是电势(dinsh)降低最快的方向 (2)公式E=U/d只适用于匀强电场，且d表示沿电场线

15、方向两点间的距离(jl)，或两点所在等势面的范离(3)对非匀强电场，此公式也可用来定性分析，但非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么E越大处，d越小，即等势面越密ABCD10、如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为A=15 V, B=3 V, C=3 V，由此可得D点电势D= 9v 。第37页/共65页第三十八页，共65页。1.7 静电(jngdin)现象的应用第38页/共65页第三十九页，共65页。 把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感

16、应。E0ABCD1、静电感应(jngdin gnyng)第39页/共65页第四十页，共65页。E0-导体中自由电荷在电场力作用下发生(fshng)定向移动。导体两端出现感应电荷，感应电荷在导体中产生与E0反方向的附加电场E。-EEEE0第40页/共65页第四十一页，共65页。E0-E-感应电荷的电场E增到与外电场E0相等时，导体内合场强为零，电子停止定向移动。-E合=0静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态。E02.静电(jngdin)平衡第41页/共65页第四十二页，共65页。发生静电(jngdin)感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E和原电场（外加电场）E0在导体内叠加为

17、零，即E=E0时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电(jngdin)平衡状态。E0EE0E合=01、静电平衡状态(zhungti)：导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态(zhungti)。一、静电平衡状态下导体(dot)的电场第42页/共65页第四十三页，共65页。2、处于静电(jngdin)平衡的导体特点：（1）导体内部场强处处为零（E内合=0）。（2）导体外表面上任何(rnh)一点的场强方向跟该点的表面垂直。（即电场线垂直导体(dot)的外表面）+-E（3）整个导体是等势体，表面是等势面。W=qU=0第43页/共65页第四十四页，共65页。例1：如图所示接地金属球A的半径为

18、R，球外点电荷的电量为Q，到球心(qixn)的距离为r，该点电荷的电场在球心(qixn)的场强等于多少？QRr水平向左方向沿QO,rQk场强E点电荷Q产生的:解2o注意(zh y)：E是点电荷Q产生的电场（即外电场），E是感应电荷产生的电场（附加电场），E合是两个电场叠加后的合电场。EE+第44页/共65页第四十五页，共65页。练习1：带电量分别为+Q和-Q的两个(lin )点电荷相距为r，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样？22rQ4k)2r(QkEE解:方向(fngxing)水平向左+Q-QOE

19、 E+E-2rQ8kEEE_第45页/共65页第四十六页，共65页。法拉第圆筒实验(shyn):12用两个带有绝缘手柄的金属小球分别(fnbi)接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁.二、导体上电荷(dinh)的分布12和外壁接触的小球使验电器箔片张开,表明金属筒外壁有电荷分布.和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开,表明金属筒内壁没有电荷分布.第46页/共65页第四十七页，共65页。特点：1.导体(dot)内部没有电荷，电荷只分布在导体(dot)的外表面。2.在导体外表面，越尖锐的位置，电荷密度(md)（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。二、导体(dot)上电荷的分布第47页/共65

20、页第四十八页，共65页。-+静电(jngdin)屏蔽:静电(jngdin)平衡时,金属外壳或金属网可保护其内部区域不受外电场影响的现象。处于静电平衡(pnghng)的导体壳内部场强为零。+三、静电屏蔽(jn din pn b)第48页/共65页第四十九页，共65页。+金属网罩也能起到静电屏蔽作用.类似事例:通讯电缆(dinln)外包金属层,电学仪器外套金属罩.第49页/共65页第五十页，共65页。电力(dinl)工作人员有时需要带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。 -+E内=0金属壳内部(nib)不受外部影响。第50页/共65页第五十一页，共65页。A+-+第51页/共65页第

21、五十二页，共65页。A+接地的封闭导体(dot)壳，内部电场对外部没影响。第52页/共65页第五十三页，共65页。AB例2：如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地(jid)，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不于B发生接触，达到静电平衡后，则：A、B的空腔内电场强度为零B、B不带电C、B的内外表面电势相等D、B带负电B的外部(wib)电场强度为零吗？第53页/共65页第五十四页，共65页。1.8 电容(dinrng)器的电容(dinrng)第54页/共65页第五十五页，共65页。一、电容(dinrng)：2、定义(dngy)式： QCU=1、物理意义：反映电容器容纳电荷(dinh

22、)本领大小的物理量。3、单位：法拉（F）常用：微法（F） 皮法（pF） 1F = 10-6F 1 pF =10-12F 第55页/共65页第五十六页，共65页。kdSCr4r：相对(xingdu)介电常数；k=9.0109Nm2/C2S：两极板的正对面积，d：极板间距二、平行(pngxng)板电容器的电容：决定(judng)式：第56页/共65页第五十七页，共65页。3、平行(pngxng)板电容器的动态分析（1）电容器与电源(dinyun)相连：U不变。（2）电容器充电后与电源(dinyun)断开：Q不变。两种基本情况：三个依据：4SCkdUQC dUE 第57页/共65页第五十八页，共65

23、页。 知识简析 【例4】两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电量为q的油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,如果(rgu)将两极非常缓慢地错开一些,那么在错开的过程中（ ） A油滴将向上加速运动，电流计中电流从b流向a。 B油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b。 C油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a。 D油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b。解析(ji x): 电容器接在电源的正、负极上没有断开,则电容器两端(lin dun)的电压不变,两极板间的距离不变,则场强不变,油滴受力情况不变,油滴静止不动. 在电容器

24、两极板错开的过程中,电容器的电容是减小的,由CqU可知,U不变时,Q是减小的,则电容器的带电量减小，有电荷流向电源,是放电电流,方向由a到b.D正确 第58页/共65页第五十九页，共65页。 规律方法 【例10】平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地，在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如图所示,以E表示(biosh)两极板间的电场强度,U表示(biosh)电容器两极间的电压；W表示(biosh)正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则（ ）AU变小，E不变； BE变大，W变大；CU变小，W不变； DU不变，W不变；解析(ji x)： 由极板间距离减小，知电容C增大；由充电后与电源断开，知带电(di din)量Q不变；由UQ/C可得极板间电压U减小根据 和U=Q/C得 再由E=U/d得 即E由Q/S决定而Q及S都不变，所以E不变 因为E不变，P点与负极板间的距离不变，所以可知 P与负极板间的电压不变，即 P点的电势Up不变，那么正电荷的电势能 WqUp 就不变