--靜電場(chǎng)的性質(zhì)及應(yīng)用課件

1、7-1 靜電場(chǎng)的性質(zhì)及應(yīng)用電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)能 電 場(chǎng)電 勢(shì)電場(chǎng)線電勢(shì)差電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 電荷間的相互作用力稱為電場(chǎng)力。 存在于靜止電荷周圍的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。 電荷周圍空間里存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)稱為電場(chǎng)。 1. 電場(chǎng) 2. 靜電場(chǎng) 3. 電場(chǎng)力 一、電場(chǎng)+1Q2QF1F2 如圖所示，在場(chǎng)電荷Q 形成的電場(chǎng)中A 點(diǎn)，分別放一檢驗(yàn)電荷+q , +2q , +3q ，分別計(jì)算檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力大小和F / q 的值。3q2qq F / q電場(chǎng)力 F檢驗(yàn)電荷的電荷量qkQ qr2kQr22kQ qr2kQr23kQ qr2kQr2 QqA+Fr 結(jié)論：在電場(chǎng)中同一點(diǎn)，F(xiàn) / q 這一比值是不變的

2、。比值的大小反映了這一點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱。 放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F 跟它的電荷量q 的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。 1. 定義 二、電場(chǎng)強(qiáng)度 2. 大小+FqQ 規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同。 3. 方向 當(dāng) q 為正電荷時(shí)，F(xiàn) 與 E 同向；F+qQ Q+qEFE +qQE QqFEF 當(dāng) q 為負(fù)電荷時(shí)，F(xiàn) 與 E 反向。 4. 單位N/C （牛每庫 ） 5. 說明電場(chǎng)中任一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E 的大小都是由電場(chǎng)本身的性質(zhì)來決定的，與該點(diǎn)有無檢驗(yàn)電荷或者放入的檢驗(yàn)電荷q 的大小無關(guān)。 為了形象地把各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向都表示出來，我們可以在電場(chǎng)中畫出一系列假

3、想的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向, 都和該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致。這些曲線叫做電場(chǎng)線。 1. 電場(chǎng)線 三、電場(chǎng)線 2. 點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線 3. 電場(chǎng)線的特點(diǎn) (1) 電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷，電場(chǎng)線不閉合、不相交。 (2) 電場(chǎng)強(qiáng)的地方電場(chǎng)線密集，電場(chǎng)弱的地方電場(chǎng)線稀疏。 在電場(chǎng)某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)就叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)。 4. 勻強(qiáng)電場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線E 如圖所示，帶正電的小球 q ，放入正電荷Q 產(chǎn)生的電場(chǎng)中，q 從位置 B 移到位置 A ，說明電場(chǎng)力對(duì)q 做了功，表明電場(chǎng)具有能量。 四、電勢(shì)能 電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力的作用而具有的能

4、量叫做電勢(shì)能，用E p 表示。 1. 電勢(shì)能 電勢(shì)能與重力勢(shì)能類似，具有相對(duì)性。 電勢(shì)能是標(biāo)量，單位是J（焦 ）。 五、電 勢(shì) 電場(chǎng)中某點(diǎn)，電荷的電勢(shì)能E p 與它所帶電荷量 q 的比值叫做該點(diǎn)的電勢(shì)。 電勢(shì)是標(biāo)量，沒有方向，單位為V（伏）。 電勢(shì)反映了電場(chǎng)能的性質(zhì)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)與試探電荷無關(guān)。 1. 定義+E+EpqQ 2. 電勢(shì)高低的判斷 （1）沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐點(diǎn)降低。 （2）對(duì)正電荷來說，電勢(shì)能大的地方電勢(shì)高，電勢(shì)能小的地方電勢(shì)低；對(duì)負(fù)電荷來說,電勢(shì)能大的地方電勢(shì)低，電勢(shì)能小的地方電勢(shì)高。 電勢(shì)和電勢(shì)能一樣具有相對(duì)性。只有當(dāng)零電勢(shì)點(diǎn)選定之后,各點(diǎn)的電勢(shì)才有確定的值。在同一問題

5、中，零電勢(shì)點(diǎn)和零電勢(shì)能的選取必須一致。實(shí)用中常常選取大地或儀器的公共地線的電勢(shì)為零。 3. 電勢(shì)的相對(duì)性 1. 定義 電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值，叫做這兩點(diǎn)的電勢(shì)差。 如圖所示， 設(shè)電場(chǎng)中A、B 兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為VA 和VB ，則 A、B 兩點(diǎn)的電勢(shì)差為BEA 六、電勢(shì)差 用符號(hào)U 表示，電勢(shì)差就是人們常說的電壓。 2. 說明 （1）電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，其值是相對(duì)的。而任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差卻與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)。 （2）兩點(diǎn)間的電勢(shì)差可以是正值或負(fù)值， 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向單位距離上的電勢(shì)差。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向指向電勢(shì)降低的方向。 如圖所示，在某一勻強(qiáng)電

6、場(chǎng)中有A、B 兩點(diǎn)，設(shè) A、B 間的距離為d ，電勢(shì)差為UAB ，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。則電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系為 ABdE 七、電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 注意：上式只對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)適用。由上式可知，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位還可以用V/m（伏每米），它與N/C（牛每庫）的單位是相同的。 例1 如圖所示，兩平行金屬板距離為2.0 cm，用電壓為30 V 的電池組使它們帶電，求兩板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向。 解：兩平行金屬板 A、B 間的電勢(shì)差等于電池組的電壓，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，則兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小為AB+ A 板帶正電，B 板帶負(fù)電，所以兩平行金屬板 A、B 間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是由 A 板指向 B

7、板，即由高電勢(shì)指向低電勢(shì)。 例2 如圖所示, 兩塊平行金屬板 A、B 相距30 mm，用電壓為 60 V 的直流電源使兩板分別帶電，問:（1）兩板之間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？方向如何？（2）如果在兩板間有一質(zhì)量為1.0105 kg的塵粒，正好懸浮在平行板之間，則該塵粒所帶的是何種電荷？電荷量是多少？AB+ 解:（1）兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為 （2）由于塵粒正好懸浮，處于平衡狀態(tài)，因此，塵粒除了受到重力外，必定還受到一個(gè)向上的電場(chǎng)力作用，并可判斷該塵粒帶負(fù)電。 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由正極板指向負(fù)極板。 由 F = G ， q E = m g 得FGAB+ 練 習(xí) 1. 關(guān)于電場(chǎng)線，下列說法正確的是 （ ）。 A. 它是一條閉合曲線 B. 電場(chǎng)中存在著電場(chǎng)線 C. 電場(chǎng)線的疏密，可表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 D. 電場(chǎng)線所指方向，就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 C 2. 下列說法正確的是 ( ) 。 A. 同一電荷在某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力越大，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就越大 B. 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是跟電場(chǎng)力的方向一致 C. 正電荷受到的電場(chǎng)力的方向跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反 D. 點(diǎn)電荷Q 形成的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) A 3. 如圖所示，兩塊帶電平行金屬板 A、B 相距 0.05 m，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為 1.2103 V/m, 求兩板間的電勢(shì)差U AB 。AB+ 解：根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系，兩板間