靜電場恒定電流復(fù)習(xí)

1、一、庫倫定律與電荷守恒定律1 庫侖定律(1) 真空中的兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力與它們電荷量的乘積成正比，與它們 距離的二次方成反比，作用力的方向在他們的連線上。(2) 電荷之間的相互作用力稱之為靜電力或庫倫力。(3) 當(dāng)帶電體的距離比他們的自身大小大得多以至于帶電體的形狀、大小、電荷的分布 狀況對(duì)它們之間的相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，這樣的帶電體可以看做帶電的點(diǎn)，叫點(diǎn)電荷。類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，也時(shí)一種理想化的模型。2 電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)生，也不能消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體， 或者從物體的一部 分轉(zhuǎn)移到物體的另一局部， 在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變， 這個(gè)結(jié)論叫

2、電荷守恒定 律。電荷守恒定律也常常表述為：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。二、電場的力的性質(zhì)1 .電場強(qiáng)度(1) 定義：放入電場中的某一點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的靜電力跟它的電荷量的比值，叫該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。該電場強(qiáng)度是由場源電荷產(chǎn)生的。(2)公式：E Fq(3)方向：電場強(qiáng)度是矢量，規(guī)定某點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方 向相同。負(fù)電荷在電場中受的靜電力的方向跟該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向相反。2. 點(diǎn)電荷的電場(1) 公式：E K-QQr(2) 以點(diǎn)電荷為中心，r為半徑做一球面，那么球面上的個(gè)點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，E的 方向沿著半徑向里(負(fù)電荷)或向外(正電荷)3. 電

3、場強(qiáng)度的疊加如果場源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷， 那么電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn) 生的電場強(qiáng)度的矢量和。4. 電場線(1) 電場線是畫在電場中的一條條的由方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向，表示該 點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向，電場線不是實(shí)際存在的線，而是為了描述電場而假想的線。(2) 電場線的特點(diǎn)電場線從正電荷或從無限遠(yuǎn)處出發(fā)終止于無窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷；電場線在電場中不相交； 在同一電場里，電場線越密的地方場強(qiáng)越大；勻強(qiáng)電場的電場線是均勻的平行且等距離的線。三、電場的能的性質(zhì)1. 電勢能電勢能：由于移動(dòng)電荷時(shí)靜電力做功與移動(dòng)的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。2. 電勢(1)

4、電勢是表征電場性質(zhì)的重要物理量，通過研究電荷在電場中的電勢能與它的電荷量的比值得出。(2)公式:Epq(與試探電荷無關(guān))(3) 電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。(4) 零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點(diǎn)的電勢的數(shù)值與零電勢點(diǎn)的選擇無關(guān)，大地或 無窮遠(yuǎn)處的電勢默認(rèn)為零。3 等勢面(1) 定義：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。(2) 特點(diǎn)：一是在同一等勢面上的各點(diǎn)電勢相等，所以在同一等勢面上移動(dòng)電荷，電 場力不做功二是電場線一定跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢 面。4.電場力做功(1)電場力做功與電荷電勢能變化的關(guān)系：電場力對(duì)電荷做正功，電荷電勢能減少；電場力對(duì)電荷做負(fù)功，電荷電勢能增

5、加。電勢能增加或減少的數(shù)值等于電場力做功的數(shù)值。(2)電場力做功的特點(diǎn)：電荷在電場中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)， 它的電勢能的變化量勢確定的， 因而移動(dòng)電荷做功的 值也勢確定的，所以，電場力移動(dòng)電荷所做的功與移動(dòng)的路徑無關(guān)， 僅與始末位置的電 勢差由關(guān)，這與重力做功十分相似。四、電容器、電容1 電容器(最簡單的電容器是平U的比值任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成是一個(gè)電容器。 行板電容器，金屬板稱為電容器的兩個(gè)極板，絕緣物質(zhì)稱為電介質(zhì)) 2電容(1) 定義：電容器所帶的電荷量 Q與電容器兩極板間的電勢差 表達(dá)式：c QUs(2) 平行板電容器電容公式：C -4 Kd五、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)1

6、2 1 21.加速：qumv2mw2 22偏轉(zhuǎn)：當(dāng)帶點(diǎn)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場時(shí)，帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng) 粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t丄V粒子在y方向獲得的速度vyqulmdvo粒子在y方向的位移yqul22mdvb粒子的偏轉(zhuǎn)角:qulmdv；靜電場、恒定電流復(fù)習(xí)一、靜電場著重理解的內(nèi)容1場強(qiáng)匚描述電場力學(xué)性質(zhì)的物理量 定義：F_1大小：E* 定義式2方向：規(guī)定正電荷在該點(diǎn)受電場力的方向。 庫侖定律：1內(nèi)容：在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。電荷間的作用力叫做靜電力，又叫做庫侖力。2公式：F=k式中k是比例恒量叫靜電力恒量，k=

7、9.0 x 109Nnn/c 2。F的單位是 N, Q, Q2的單位是c, r的單位是 m 勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小、方向處處都相同的電場，“勻強(qiáng)是對(duì)空間而言，勻強(qiáng)電u_場可隨時(shí)間發(fā)生變化，在勻強(qiáng)電場中其場強(qiáng)的大小與電勢差的關(guān)系是E- , d為沿電場線的距離。2、電勢$和電勢差 U 描述電場能的性質(zhì)的物理量 定義：© a= 1 , £ a=q $ a 定義式與零電勢的選取有關(guān)，一般選大地為電勢零點(diǎn)。 電勢差 Uab=$ a- $ b=-Uba, Ub與零電勢的選取無關(guān)。Q 在真空中點(diǎn)電荷電勢的決定式：$a=k【3、電容器和電容e 定義：c=-2二亙二d cd eeE=平行板電

8、容器內(nèi)電場強(qiáng)度取決于平行板上帶電荷的面密度。4、三種模型 點(diǎn)電荷的場孤立點(diǎn)電荷、等量異種電荷、等量同種電荷電荷的線度遠(yuǎn)小于研究的 空間距離，將電荷可視為點(diǎn)電荷。 電場線的特點(diǎn):a、起始于正電荷，終止于負(fù)電荷，其密疏表示電場的強(qiáng)弱，切線方向表示電場方向。b、任意兩條電場線不相交，不相切假設(shè)相交，在相交點(diǎn)有兩個(gè)電場方向，與事實(shí)不符;假設(shè)相切，在切點(diǎn)處非常密，電場無限強(qiáng)，事實(shí)不存在c、沿電場線方向電勢降低最快。 等勢面：電勢相等的點(diǎn)所組成的面。a、在等勢面上移動(dòng)電荷，電場力不做功b、任意兩個(gè)等勢面不相交也不相切c、電場線總是垂直于等勢面，電場線密的區(qū)域等勢面也密。5、電場的疊加原理：與力、運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立

9、性原理一致場強(qiáng)的疊加：合場強(qiáng)等于分場強(qiáng)的矢量和。電勢的疊加：合電勢等于分電勢的代數(shù)和06、三個(gè)容易混淆的概念靜電感應(yīng)：是一種現(xiàn)象導(dǎo)體上電荷重新分布的現(xiàn)象。 靜電平衡：是一種狀態(tài)，處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體具有如下特點(diǎn):a、導(dǎo)體內(nèi)部各處場強(qiáng)為零b、無論是凈剩電荷或是感應(yīng)電荷均分布在導(dǎo)體的“外外表上，尖端密度大些。c、導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，外表是一個(gè)等勢面，場強(qiáng)方向垂直于導(dǎo)體外表。 靜電屏蔽：是一種措施，使儀器或設(shè)備不要外界其他電場的干擾。7、三個(gè)方面的應(yīng)用 帶電粒子微粒在電場中a、受力平衡問題b、被加速W=qU EkC、被偏轉(zhuǎn)類平拋V。丄E丄 丄上 1(-)偏移距離 y= = at2= '：

10、J t2= ，L '1卯卩_ q血1£ £1y的取決因素分為：A、帶電粒子的情況=,B、電場的結(jié)構(gòu)",C帶電粒子的初狀態(tài)，D電場的外界情況U我們以變化帶電粒子的初狀態(tài)為例分析y的情況。同一電場U、L d 一定，帶電粒子q、m定，假設(shè)不同粒子以相同的初速度垂直進(jìn)入同一£電場，那么y ° ' '；假設(shè)不同粒子以相同的動(dòng)量大小垂直進(jìn)入同一電場，那么y * qm假設(shè)不同粒子以相同的動(dòng)能垂直進(jìn)入同一電場，貝Uy* q;假設(shè)不同粒子以初速度為零經(jīng)過相同的加速電場后垂直進(jìn)入同一電場，y相同，與其他因素均無關(guān)。弓 丫丿 qU匸qUL q

11、yML= = ' =偏向角丁 ta“ 川；L 靜電感應(yīng)：電場中的導(dǎo)體問題屏蔽作用。 靜電防止和應(yīng)用：由于各種原因使物體上的電荷積累。潮濕不易積累電荷，接地使電荷導(dǎo)走。1:三塊相同的金屬平板 A、B、D自上而下水平放置，間距分別為h和d，如下圖。A B兩板中心開孔，在A板的開孔上擱有一金屬容器P,與A板接觸良好，其內(nèi)盛有導(dǎo)電液體，A板通過閉合的電鍵 K與電動(dòng)勢為U0的電池的正極相連，B板與電池的負(fù)極相連并接地， 容器P內(nèi)的液體在底部小孔 0處形成質(zhì)量m,帶電量為q的液滴后自由下落，穿過 B板的開 孔0'落在D板上，其電荷被 D板吸附，液體隨即蒸發(fā)，接著容器底部又形成相同的液滴自

12、由下落，如此繼續(xù)，設(shè)整個(gè)裝置放在真空中(1) 第1個(gè)液滴到達(dá)D板時(shí)的速度為多少？(2) D板最終可到達(dá)多高的電勢？(3) 設(shè)液滴的電量是 A板所帶電量的a倍(a=0.02 ) , A板與B板構(gòu)成的電容器的電12 2容為 G)=5X 10- F, Ub=1000V, m=0.02g , h=d=5cm,試計(jì)算 D板最終的電勢值。(g=10m/s )(4) 如果電鍵K不是始終閉合，而只是在第一個(gè)液滴形成前閉合一個(gè)，隨即翻開，其他條件與(3)相同，在這種情況下，D板最終可到達(dá)的電勢值為多少？說明理由。解析：(1) A板與電源正極相連，液滴帶正電。設(shè)第1個(gè)液滴到達(dá)D板時(shí)的速度為V,由動(dòng)能定理。丄二 m

13、V=mg( h+d) +qU0(h H出)+ J=、(2) 當(dāng)液滴到達(dá)D板后，D板電勢升高，液滴在 AB間做加速運(yùn)動(dòng)，隨 D板的液滴數(shù)目 不斷增多，液滴到達(dá) D板速度為零時(shí)，D板電勢到達(dá)了最大值，設(shè) D板最高為U動(dòng)能定理可 得：mg (h+d) +qUb-qu=0 他(血+日) U=U+ /(3) A板的電量為Q=C0U0 q=aQ=aGU0/ U=U+ 0一。2幻010塑(0 05 斗 DQR=1000+.一 二：i 丄.5=2.01 X 10 (V)(4) U至多等于A板電荷全部都到 D板時(shí)，D板的電勢值，由于 h=d, B、D板間的電容 也是C0，故U至多應(yīng)為Lb,問題是U能否到達(dá)U0。

14、當(dāng)D板電勢為U時(shí)，A板電勢為L0' =L0-U,到達(dá)D板液滴的動(dòng)能E<=mg ( h+d) + (qU0' -qU) > mg ( h+d) -qU>mg(h+d)-q nU0=mg(h+d)-aC 0U02,其中是 q 的最大值，即第一個(gè)液滴的帶電量，代入數(shù)據(jù)得：25136mg( h+d) -aC oU0 =2X 10-10- X 10 > 0可見Ek>0,液滴一直往下滴，直至A板上電量全部轉(zhuǎn)移到 D板。 U=U=1000V二、恒定電流著重理解的內(nèi)容1、電流電流強(qiáng)度(1) 電荷的定向移動(dòng)形成電流，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较颉?2) 電

15、流強(qiáng)度的定義為：l=q/t，其中q為通過導(dǎo)體橫截面的電量，t為電量q通過橫 截面所需時(shí)間。對(duì)于金屬導(dǎo)體，假設(shè)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子電量為e,電子定向 移動(dòng)速度為v，導(dǎo)體的橫截面積為 S,那么該金屬導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度為 l=neSv。2、歐姆定律(1)歐姆定律： I=U/R 其中 R 為某導(dǎo)體的電阻值； U 為加在該導(dǎo)體兩端的電壓值； I 為 通過該導(dǎo)體的電流的電流強(qiáng)度。(2)歐姆定律的適用條件為：金屬及電解液導(dǎo)電，對(duì)氣體導(dǎo)電不適用。在高中階段， 常見的電路按能量轉(zhuǎn)化形式可分為純電阻電路和非純電阻電路，歐姆定律適用于純電阻電 路，而對(duì)于非純電阻電路，歐姆定律就不適用了。(3) 伏一安特性

16、曲線(I U圖線)的斜率的倒數(shù)，表示電阻的阻值。3、電阻定律(1) 電阻定律：R=p L/S其中p為導(dǎo)體的電阻率；L表示導(dǎo)體的長度；S導(dǎo)體的橫截面 積。(2) 電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能好、差的物理量。電阻率越小，表示導(dǎo)體導(dǎo)電性越好。 電阻率與導(dǎo)體的材料和溫度有關(guān)。電阻率的單位是( 3)超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到一定溫度時(shí)，某些材料的電阻突然減少到零的現(xiàn)象。4、電功 電功率( 1)電功： W=UIt 單位： J電功率： P=UI 單位： W( 2)對(duì)于任何電路，都可以用上述兩個(gè)定義式來計(jì)算電功和電功率。只有對(duì)于純電阻 電路，才可根據(jù)歐姆定律進(jìn)行改寫。( 3)額定功率：指用電器正常工作時(shí)的功率。此時(shí)，

17、用電器兩端的電壓為額定電壓， 通過用電器的電流為額定電流。實(shí)際功率：指用電器在實(shí)際電壓下的電功率。 用電器的標(biāo)稱值，就是額定值。5、焦耳定律( 1)焦耳定律： Q=I2Rt( 2)焦耳定律適用于計(jì)算任何電路的電熱。在純電阻電路中，電流做功完全轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱，即 UIt=I 2Rt;在非純電阻電路中， 電流做功，一局部電能轉(zhuǎn)化為電路中的焦 耳熱，另一局部轉(zhuǎn)化為其它形式的能，即Ult > I2Rt;6、串、并聯(lián)電路( 1 )串聯(lián)電路的根本特點(diǎn)：電流關(guān)系：通過各元件的電流都相等；電壓關(guān)系： 對(duì)于純電阻電路， 電壓的分配與電阻成正比， 且各電阻兩端的電壓之和等于 總電壓；對(duì)于非純電阻電路，

18、各元件兩端的電壓之和等于總電壓。功率關(guān)系： 對(duì)于純電阻電路， 功率的分配與電阻成正比， 且各電阻的電功率之和等于總 功率；對(duì)于非純電阻電路，各元件的電功率之和等于總功率。( 2)并聯(lián)電路的根本特點(diǎn)：電壓關(guān)系：各元件兩端的電壓都相等；電流關(guān)系：對(duì)于純電阻電路，電流的分配與電阻成反比，且通過各電阻的電流之和等于總電流；對(duì)于非純電阻電路，通過各元件的電流之和等于總電流。功率關(guān)系：對(duì)于純電阻電路，功率的分配與電阻成反比，且各電阻的電功率之和等于總功率；對(duì)于非純電阻電路，各元件的電功率之和等于總功率。7、閉合電路歐姆定律(1)閉合電路歐姆定律：l=E/(R+r)其中E為電源的電動(dòng)勢；R為電路的外電阻；r為 電源的內(nèi)阻。只適用于純電阻電路。(2)路端電壓：U=E-lr=IR對(duì)于非純電阻電路，如果通過電源的電流強(qiáng)度為I，E為電源的電功勢,r為電源的內(nèi)阻，貝U U=E-Ir仍然成立，但I(xiàn)工E/(R+r)。(3)電源的外特性曲線如下圖。圖線在U軸上的截距為電源的電功勢;圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻。8、伏安法測電阻(1)測量原理：由歐姆定律得R=U/I，測出U及I可得Ro(2)電流表外接法：如圖甲所示,由于電壓表的分流，電流表測出的電流比R中的實(shí)際電流要大一些，所以R測v R真。(3)電流表內(nèi)接法：如圖乙所示。由于電流表的分壓，電壓表測出的電壓比R兩端的實(shí)際電壓要大一些，所以R測R真。(4) 為