复习课件六：静电场.ppt

1、静 电 场,1、两种电荷：在自然界中存在两种电荷，即正电荷和负电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,考点一库仑定律电场强度,3、起电方式：使物体带电的三种方式有摩擦起电、接触起电、感应起电，物体带电的本质是电子的转移,2、电荷的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，任何带电物体都能吸引轻小物体,一、电荷及电荷守恒定律,注意：完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分,5、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在任何转移的过程中，电荷的总量不变，这个规律叫做电荷守恒

2、定律,4、电荷量 概念：电荷的多少叫电荷量 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，符号是C 最小的电荷量叫做元电荷，用e表示， e1.601019C.,内容：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向沿着它们的连线,二、库仑定律,1、点电荷：是一种理想化模型，只要带电体的大小、形状等因素对它们之间相互作用力的影响可忽略时，带电体可视为点电荷，均匀带电球体可视为位置在球心的点电荷,注意：两带电体的距离远大于带电体的尺寸，带电体就可视为点电荷,2、库仑定律,表达式： (其中k9.0109 Nm2/C2，叫静电力常量),适用条件：

3、.真空； 点电荷,注意：对于两个带电金属球间的相互作用力的计算，要考虑金属表面电荷的重新分布，只有均匀带电球体才可视为电荷集中于球心的点电荷,若两球带同种电荷时，实际距离比两球心距离大，如图(a)所示，,若两球带异种电荷时，实际距离比两球心距离小，如图(b)所示,2、库仑定律,(1)正、负电荷必须相互间隔 (两同夹异) (2)QAQB，QCQB (两大夹小) (3)若QCQA则QB靠近QA (近小远大),3、三点电荷平衡问题,如图所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：,解决方法是根据三点电荷合力（场强）均为零列方程求解

4、。,（A平衡）,（B平衡）,定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质,定义式：,定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度,2、电场强度,三、电场、电场强度,1、电场,基本性质：对放入其中的电荷有力的作用,注意：电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定,单位：牛/库，符号N/C.,矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度的方向,电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点的场强等于各电场在该点的场强的矢量和，电场强度的叠加遵循平行四边形定则,真空中点电荷场强的计算式： (其中

5、Q叫做场源电荷),注意：在 中q为试探电荷，E由电场本身决定与q无关，在 中Q为场源电荷，Q的大小及电性决定电场的性质，E与Q有关,3、三种电场强度计算公式的比较,电场线是人们为了形象的描绘电场而想象出的一些线，客观并不存在,四、电场线,1、定义：画在电场中有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向,2、电场线的特征,从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止,没有画出电场线的地方不一定没有电场,疏密表示该处电场的强弱，即表示该处场强的大小,切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向,匀强电场的电场线平行且距离相等 顺着电场线方

6、向，电势越来越低,电场线永不相交也不闭合 电场线不是电荷运动的轨迹,电场线的方向是电势降落最快的方向，电场线跟等势面垂直,2、电场线的特征,点电荷的电场线分布：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远，负电荷的电场线从无穷远处发出，终止于负电荷,3、几种常见电场的电场线分布,两个等量点电荷的电场线分布：电场线从正电荷(或者从无限远)出发到负电荷终止(或者延伸到无限远),点电荷与带电平板的电场线分布,平行板电容器间的电场线分布,4、等量异种电荷和等量同种电荷电场强度分布规律,(1),(2),考点二电势电势差电势能,电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即WABEpAEpB.

7、,一、电场力做功的特点与电势能,1、电场力做功的特点,在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似,在匀强电场中，电场力做的功WqEd，其中d为沿电场线方向的位移,2、电势能,定义：电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的参考点的过程中电场力所做的功,电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零,与电场方向的关系：沿电场(电场线)方向电势降低,二、电势与等势面,1、电势,定义：电荷在电场中某点具有的电势能Ep与本身电荷量q的比值,公式： ，国际单位是伏特(V)或焦耳/库仑(J/C),正负：电势是标量，但有正

8、负，电势的正或负表示该点电势比零电势点高或低,注意：电势的大小与电场本身以及零电势点的选取有关，与试探电荷的电荷量及电势能无关,对非匀强电场，在电场线密集的地方，等差等势面也密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面也稀疏,2、等势面,定义：电场中电势相等的点构成的面，与地图中的等高线相似,特点,等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直,电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,在同一等势面上移动电荷时电场力不做功,在空间中两等势面不相交。,3.电场线与等势面的关系,或 ，即电势差在数值上等于将单位正电荷从A点移到B点电场力做的功WAB,三、电势差,1、定义：电场中两点间电势的差值，,2、电势

9、差和电势的关系,电场中某点的电势等于该点与零电势点间的电势差,3、电场力做功与电势差的关系,即：,注：用上面公式计算时，各字母要带上各自的符号,场强E物理意义的另一种表述： . 电场强度在数值上等于沿电场线方向每单位距离上降低的电势,4、电势差与电场强度的关系,匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点间沿电场线方向的距离的乘积，即UEd.,注意： 电势差是标量，但有正负UABUBA； 两点间的电势差与零电势点的选取无关,一、电场中的功能关系,1、若只有电场力做功，电势能和动能之和保持不变,2、若只有电场力和重力做功，电势能和重力势能、动能之和保持不变,3、由动能定理计算：W电场力W其他力E

10、k.,考点三电场中的功能关系,二、电场力做功的计算方法,1、由公式WFxcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为WqExE，其中xE为电荷初、末位置在电场方向上的距离,2、由电场力做功与电势能变化关系计算， WABqUAB对任何电场都适用,考点四静电现象及应用,置于电场中的导体，会在其远端及近端积聚等量的异种电荷，即静电感应现象。,一、静电感应,二、静电平衡,导体内部场强处处为零 导体是等势体,表面为等势面 导体外部表面附近场强方向与 该点的表面垂直,地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。,三、导体电荷分部特点,法拉第

11、圆筒实验,导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面 导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷,导体尖端电荷密度大,尖端周围电场强,空气电离,正负电荷奔向异种电荷,尖端失去电荷,尖端放电,应用: 避雷针,空气中残留带电粒子剧烈运动,四、尖端放电,五、静电屏蔽,导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽,特点： 1.空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响,2.若将空腔外壳接地则： 里不出，外不进,考点五电容带电粒子在电场中的运动,充电：使电容器带电的过程。 充电后电容器两板带上等量 的异种电荷，电容器中储存 电场能

12、,一、电容器、电容,1、电容器,组成：由两个彼此绝缘又相隔很近的导体组成,带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值,电容器的充、放电,物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量,2、电容,定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值,定义式：,单位：法拉(F)，1F106F1012pF,平行板电容器：,注意：电容器两种接法的应用,使电容器两极板间的电势差增加1V所需要的电量。,1F=1C/V,意义：电容器带的电量为1C，两极间的电势差（电压）为1V，电容器的电容就是1F。,决定式,二、带电粒子在电场中的加速和偏转,1、带电粒子在电场中的加速,带电粒子在电场中的加速直线运动，若不计粒子的

13、重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量,在匀强电场中：,在非匀强电场中：,若v00则：,若v00则：,此公式适用于一切电场,2、带电粒子在电场中的偏转,模型建立：如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为U，极板长度为l，两极板间距为d.,受力特点：带电粒子只受一个电场力(恒力)，且初速度方向与电场力方向垂直,受力和运动状态分析 ：,运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做类似平抛的匀变速曲线运动,粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理方法，即应用运动的合

14、成和分解的知识,处理方法：,粒子穿越电场的时间t,粒子在垂直电场方向以v0做匀速直线运动，粒子穿越电场的时间：,粒子离开电场时的速率vt,粒子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度 ，粒子离开电场时平行电场方向的分速度：,所以：,粒子离开电场时的侧移距离y： （偏转距离）,粒子离开电场时的速度偏角：,提醒：,平抛运动的推论在此运动中都适用， 如：粒子从两板中间射入时就象是从 两板间的中点沿直线射出的 。,带同种电荷的不同带电粒子在同一 电场(U1)中加速后，射入同一偏转电场(U2)时，若能射出电场，则射出方向一致，和该粒子本身的质量和电荷量都无关,三、示波管的工作原理,1、构造：示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空如图所示,如果在竖直偏转板、水平偏转板之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏中心点，在那里产生一个亮斑,竖直偏转板上加的是待显示的信号电压水平偏转板上是机器自身的锯齿形电压，叫做扫描电压，若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信