电场和电场强度.ppt

1、1,内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.,一、库仑定律,、电荷间相互作用的力F叫做静电力或库仑力.,2、大小：,k=9.0109Nm2/C2,其中K:静电力常量,3、方向：,4、适用条件：,真空(空气中近似成立),点电荷,计算时，若电荷是负电荷只需它的绝对值代入,在两电荷的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.,2,库仑定律与万有引力定律的对比,F=kq1q2/r2,F=Gm1m2/r2,库仑定律反映了微观带电粒子相互作用规律，万有引力定律反映了宏观物体相互作用规律。,它们均分别有常量K和G，分别跟电

2、量乘积和质量乘积成正比，跟距离平方成反比。,体现自然规律的多样性和统一性,相似处,不同点,3,电场和电场强度,电场及电场线,电场强度概念,电场叠加原理,叠加法求场强,温州大学物理与电子信息学院,4,电场及电场线,电场线,电场线概念：为了形象地表达电场这种客观实在，人们在电场中画一组曲线，该曲线的切线方向表示该点的电场方向，曲线的疏密程度表示该点的电场强弱程度。,各种电场线：典型的电场线要求熟悉,点电荷,5,电场及电场线,温州大学物理与电子信息学院,一对点电荷,一对平行板,6,电场强度的叠加,7,一、两个场强公式的比较,注意:q是试探电荷的电量,Q是场电荷的电量,E与q无关,E与Q成正比.,与

3、的区别联系,任意电场电场强度的定义式(度量式).,真空中点电荷场强的决定式(函数式).,8,例1在真空中有两点 A、B相距30cm，在A点放入一个点电荷Q，在B点放入一个负的检验电荷q1=1.51012C ，受到的电场力F=3109N，并沿AB方向。求：,取走q1，在B点再放一个q2=3.01012C的正电荷，B点的场强是多大？,Q的电量多大？,Q加倍，B点的场强如何变化？,B点的场强多大？,2108C,2103N/C,2103N/C,4103N/C,任意电场电场强度的定义式(度量式).,真空中点电荷场强的决定式(函数式).,9,例2如图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板

4、r处放一质量为m、电量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转角而静止.小球用绝缘丝线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度。,方向水平向右,错解:,真理是相对的.,电场强度是矢量,不仅要求出大小,还要明确方向.,10,二、电场强度矢量的叠加问题,电场强度是矢量,矢量的合成应遵循平行四边形定则,如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场强度共线,可以根据符号规则把矢量运算转化为代数运算求该点电场强度;如果几个点电荷单独存在时在某点产生的电场强度不共线,必须根据平行四边形定则把矢量运算转化为一个解三角形的数学问题,其中主要是解直角三角形,而解直角三角形的方法不外乎三角函数和勾股定理.从而求出该点的电场

5、强度.,11,例1在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q2，且Q12Q2，用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在x轴上：（ ）,A.E1E2之点只有一处；该点合场强为0 B.E1E2之点共有两处；一处合场强为0，另一处合场强为2E2 C.E1E2之点共有三处；其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2 D.ElE2之点共有三处，其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2,B,解析：根据点电荷场强公式,所求点应该离带电量较小的Q2近.在Q1、Q2之间,可有E1与E2大小相等、方向相同的一点.合场强为2E2；在Q1、Q2延长线上Q2的另一侧,可有E1和E2大小相等、方向相反的

6、一点,合场强为0.,若E1和E2表示场强呢?,12,例3直角三角形中AB4cm，BC3cm，在A、B处分别放有点电荷QA、QB，测得C处场强为EC10NC，方向平行于AB向上.可判断QA与QB_(填“同号”或“异号”)。今撤去QA，则EC的大小为_NC.,7.5,异号,解析：由场强的叠加可知,Q1和Q2为异号电荷.撤去QA, EC为QB在该处产生的场强.由平行四边形定则可求出EC=7.5N/C.,矢量的合成和分解都遵循平行四边形定则.,本题利用矢量三角形和几何三角形相似解题比较简便.,13,三、运用对称性思想方法求电场强度,只有点电荷的场强才能用公式 计算,故有时需根据对称性思想需将非点电荷模

7、型问题转化为点电荷模型.,14,填补 对称 叠加 等效替换,方向由圆心指向间隙中心,15,例2如图所示，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为_，方向_ 。,水平向左,kq/d2,解析：因为Ea=0,故薄板与+q产生的场强在该处大小相等、方向相反,即E板=Eq=kq/d2,同时可知,薄板也带正电,根据薄板形成电场的对称性,薄板在b点的场强也为kq/d2,方向水平向左.,对称 叠加 等效替换,16,例3ab是长为L的均匀带电细杆，P1、P2是位于ab所在直线上的两点，位

8、置如图所示。ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1，在P2处的场强大小为E2。则以下说法正确的是（ ）,A.两处的电场方向相同，E1E2 B.两处的电场方向相反，E1E2 C.两处的电场方向相同，E1E2 D.两处的电场方向相反，E1E2,同一条直线上矢量的合成.,对称 等效 叠加,D,17,例4如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=L，试求P点的场强。,方向:沿OP连线向右,只有点电荷的场强才能用公式 计算,故有时需根据对称性思想需将非点电荷模型问题转化为点电荷模型.,18,静电的防止及应用,19,闪 电,20,雷击与避雷

9、针,静电感应 电晕放电 可靠接地,带电云,21,2 静电电位的高低,在橡胶工业中，合成橡胶从苯槽中出来时，静电位可达 250 kV；,在印刷和造纸工业中，纸离开辊筒时， 静电位可达 10 20 kV；,在塑料工业中，塑料制品表面经摩擦, 其电位可达 1 kV 以上，赛璐璐互相摩擦时带电电位高达 40 kV.,22,在汽车运输业中，轮胎在一般车速下可充电15 50 kV，传递皮带上带电 30 40 kV，最高达 80 kV.,人在绝缘良好的地毯上行走，可带上 3 5kV 的静电.,23,摩擦起电 感应起电 传导起电, 人体带电方式,3 人体的静电效应,人体带电实验,24,1 接地法,一 静电的防

10、护,2 给湿法,3 抗静电剂法,4 导电材料法,5 静电消除器法,6 静电屏蔽法,防静电服,25,1 接地法, 用良导体把易生静电的导体部件接地.,接地链, 对绝缘体，可包上金属物. 油管、油槽车、油船体等,26,相对湿度70%，可防止静电电荷积累.,油罐车装卸汽油时: 湿度35% 40%时，静电电位为1 100 V; 湿度50%时，500 600V; 湿度72%，静电电位基本消失.,2 给湿法,27,为表面活性剂，由亲水和疏水两基团构成，主要以油脂为原料，其作用是使表面吸附水分，形成水膜，减少电阻率，能赋予塑料或化纤制品等以吸湿性 （亲水性）和电离性，增强导 电性能.,3 抗静电剂法,28,

11、 易生静电部件用导体材料.,4 导电材料法, 用导电橡胶、涂导电漆或添加石墨、 碳黑、 金属粉末., 不同纤维混纺，用导电纤维制防静电服等.,29, 静电刷,5 静电消除器法, 喷“离子风” 高压离子流，产生与静 电电性相反的离子来中和., 用放射性元素辐射 (X射线、射线等),静电刷,30,6 静电屏蔽法,屏蔽盒,屏蔽车间,屏蔽线,31,1 静电除尘,二 静电的利用,kV,静电除尘动画,32,2 静电分离,沙里“逃”金,33,油水分离技术示意图,油颗粒,油水混合物,34,3 静电喷漆,5 静电种植,4 静电复印,35,高压静电种子处理技术,高压,对水稻、小麦等种子处理后，其产量可提高5% 10%,数据来源: 物理 Vol.29,550-552, 2000,大颗粒 100 kVm-1 20 min,种子 场强 时间,小颗粒 30 kVm-1 5 min,36,人工静电场设置技术,数据来源: 物理 Vol.29,550 5