3-1静电场总复习课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,静电场复习,本章知识结构,电场,电场,“能”,的性质,库仑定律,电荷守恒定律,电容器,两个性质,两个定律,带电粒子在电场中的,运动,平衡,加速,电场,“力”,的性质,偏转,电势差,电势,电场线,电场强度,一、,库仑定律：,F=kQq/r,2,1、适用范围：真空中点电荷,2、点电荷的含义,3、关于,r,一、基本概念,1,、,起电方式,摩擦起电,接触起电,感应起电,实质：电子的得失或转移,2,、,元电荷：,1e=1.610,19,C,3,、,比荷：,物体所带电量与物体质量的比值,q / m,4,、,点电荷：,有带电量而无大小形状的点,是一种理想化模型,电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体,转移到另一个物体，或从物体的这一部分转移到另一部分，,在转移过程中总电荷量不变。,二、电荷守恒定律,2,、,公式：,F = k Q,1,Q,2,/ r,2,k=,910,9,N,m,2,/c,2,静电力常量,Q,1,、,Q,2,两个点电荷带电量的绝对值,r,两个点电荷间的距离,3,、,适用条件：,真空中的点电荷,4,、,对库仑定律的理解：,三、库仑定律,1,、,内容：,在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷,量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方,成反比，作用力的方向在它们的连线上。,两电荷间的库仑力是一对作用力和反作用力,r, 0,时，,F,Q,1,Q,2,r,例,1,两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将,D,A,变大,B,变小,C,不变,D,以上情况均有可能,变式训练,:,两相同小球带电量分别为,9Q,和,-Q,相距,R,时,它们之间的库仑力为,F;,把它们相碰后再,放到原位置,则它们之间的库仑力为多大,?,例,2,两个直径为,r,的金属带电球，当它们相距,100,r,时的作用力为,F,。当它们相距为,r,时的作用力,A,、,F,/100 B,、,10,4,F,C,、,100,F,D,、以上答案均不对,说明：,库仑定律只适于点电荷间的互相作用点电荷是在研究电荷之间相互作用时抽象出来的理想化的物理模型，即体积不计的带电体当带电体的大小和带电体间的距离不可比拟以至于带电体的形状、大小对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可视为点电荷均匀的带电球体也可视为点电荷，电荷集中在球心,例,3,如图所示，,A,、,B,两个点电荷，质量分别为,m,1,、,m,2,，带电量分别为,q,1,、,q,2,。静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为,1,、,2,，且,A,、,B,恰好处于同一水平面上，则,A,、 若,q,1,=,q,2,，则,1,= ,2,B,若,q,1,q,2,，则,1,2,C,、若,m,1,=m,2,，则,1,= ,2,D,若,m,1,m,2,，则,1, ,2,2,1,A,B,能力提升,若两悬线长度相同，,1,=30,0,，,2,60,0,，则,m,1,：,m,2,？,m,1,：,m,2,Tan,1,/,tan,2,tan,=F/mg,mg.,tan,=F,二、电场、电场强度,1、电场是客观存在的一种物质,、,电场的基本性质：对放入其中的带电体有力的作用,3,、电场强度,：,矢量,大小：,E=F/q,定义式 普适,E= kQ/r,2,计算式 适用于真空中点电荷电场,E=U/d,计算式 适用于匀强电场,方向：,正电荷所受电场力方向,电场线方向,矢量,叠加,：,平行四边形定则,三、电场线,1、由来：电场线是人们为了形象地描述电场而假想出来的。,类比重力场：重力场线,2、电场线的特点：,不存在,疏密程度表示场强的大小，切线方向表示场强的方向,不相交,、不相切,沿电场线方向电势降低最快,不闭合,不表示试探电荷的运动轨迹,电势能,电场力对电荷做功为：,W,AB=,q,U,AB,电势能,大小等于把电荷移动到,无穷远处电场力做功的多少,电势,1,、电势：,电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,2,、公式：,3,、单位：,在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是,V,1V=1J/C,电势,沿着电场线方向，电势如何变化呢？,3,大小等于单位正电荷移动到无穷远处电场力做功的多少,4,、,沿着电场线的方向，电势越来越低,如何确定电场中某点的电势呢？,5,、电势具有相对性，,先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势,。,（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零）,6,、电势是标量，只有大小，没有方向。,(,负电势表示该处的电势比零电势处电势低。,),思考,沿着电场线方向，电势能，,电场强度,与电场线有什么关系,正电荷沿着电场线的方向，电势能越来越低,负电荷沿着电场线的方向，电势能越来越高,电场线密集的地方电场强度较大,电场线稀疏的地方电场强度较小,电场强度方向沿着电场线切线方向,如图所示是一条电场线上的三点，电场线的方向由,a,到,c,，,a,、,b,间的距离等于,b,、,c,间的距离，用 、 、 和,E,a,、,E,b,、,E,c,分别表示,a,、,b,、,c,三点的电势和电场强度，可以断定：,电势,等势面,几种典型电场的等势面：一般画等差的,等势面,等势面的疏密反映电场强弱,1,、点电荷电场中的等势面：,以点电荷为球心的一簇球面,等势面,2,、等量异种点电荷电场中的等势面：,两簇对称曲面,等势面,3,、等量同种点电荷电场中的等势面：,两簇对称曲面,等势面,5,、匀强电场中的等势面：,垂直于电场线的一簇平面,4,、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,等势面,等 势 面,等势面（亦称等位面）,在电场中电势相同的点所构成的曲面。,性 质,电场强度（或电场线）与,等势面处处正交。,较密集；电场强度小的地方,电场强度大的地方等势面,等势面较稀疏。,带电体,带电体,点电荷势场,电偶极势场,电容器势场,电导块势场,综合势场图,场势微分式,场强与电势的微分关系,电场力的功,电势能的减小,cos,同理，在非均匀场的微区域中,cos,等势面,如图所示，虚线,a,、,b,和,c,是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线,KLMN,所示。由图可知：,A,、粒子从,K,到,L,的过程中，电场力做负功,B,、粒子从,L,到,M,的过程中，电场力做负功,C,、粒子从,K,到,L,的过程中，电势能增加,D,、粒子从,L,到,M,的过程中，动能减少,等势面,如图所示，三个等差等势面上有,a,、,b,、,c,、,d,四点，若将一个正电荷由,c,经,a,移动到,d,电场力做正功,W,1,，若由,c,经,b,移动到,d,电场力做正功,W,2,，则：,四、,静电屏蔽,导体处在外加电场中时，内部场强处处为零，这种现象叫做静电屏蔽。这是外加电场与导体自身感应电场叠加后为零的结果。,如图所示，求导体中的感应电荷在其内部,o,点处产生的场强。,E,感,=,kQ/(L,2,+R,2,),五、电势能、电势差、电势、等势面,重力场,静电场,特征量,m,q,场力,G=mg,F,=,Eq,场强,g= G/m,E=F/q,场线,重力场线,电场线,重力场,静电场,功,mg(h,1,-h,2,)=-E,P,qU=-,势能,E,P,= mgh,=q,势,gh,(,等高线),（,等势面）,势差,g (h,1,-h,2,),U=,1,-,2,如图所示，实线为电场线，电子仅在电场力作用下沿虚线轨迹自,M,点至,N,点经过电场。请比较,M,、,N,两点的电势高低、场强大小、电子在两点的电势能大小、动能大小。,E,M,E,N,M,N,E,k,M,E,k,N,六、电容器的电容,1、公式：,C,= Q/U,定义式 普适,C,=,S / 4 kd,计算式 适用于平行板电容器,二式联立可得平行板电容器场强计算式：,E= 4 kQ/ S,2、平行板电容器的常见变化：,开关接通在电源上，改变,d、S、,，,特点：两板间电压,U,不变,开关从电源上断开，改变,d、S、,，,特点：两板间带电量,Q,不变,例、一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,表示两板间的场强，,U,表示电容器的电压，,表示正电荷在,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位置，则（ ）,A、,U,变小，,E,不变,B、,E,变大，,变大,C、,U,变小，,不变,D、,U,不变，,变小,选,A、C,七、电粒子在匀强电场中的运动,例、如图所示匀强电场中，电量为+,q,、,质量为,m,的粒子由静止开始，仅在电场力的作用下，由正极板加速到负极板，求它获得的速度,v,.,1、加速,解法一：(牛顿运动定律),解法二：（动能定理）,2、偏转,例、如图所示，一个质量为,m,、,带电量为+,q,的粒子，以,v,的速度垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中。两金属板长度均为,l,，,间距为,d,，,两板间电压为,U,，,求粒子射出两金属板间时偏转的距离,y,和偏转的角度.（不计粒子重力）,例、一个初动能为,E,k,的带电粒子，以速率,v,垂直电场线方向飞入带电的平行板电容器（不计重力） ，飞出时带电粒子的动能为飞入时动能的2倍，如果使粒子射入电场的初速度变为原来的2倍，那么，它飞出电容器的时刻动能为,E,k,的（ ）,A、4,倍,B、4.25,倍,C、5,倍,D、8,倍,E,k,=qEy,qEy,1,=E,k,y=1/4y qEy=1/4E,k,t=1/2t y=1/2at,2,E,kt,=4E,k,+1/4E,k,=4.25E,k,选,B,如图所示，细线一端系着一个带电量为,+,q,、质量为,m,的小球，另一端固定于,O,点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为,。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？,垂直悬线斜向上方,比值定义,电场强度,电势,电容 ,