復(fù)習(xí)課件六：靜電場.ppt

1、靜 電 場,1、兩種電荷：在自然界中存在兩種電荷，即正電荷和負(fù)電荷，毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電,考點(diǎn)一庫侖定律電場強(qiáng)度,3、起電方式：使物體帶電的三種方式有摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電，物體帶電的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,2、電荷的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，任何帶電物體都能吸引輕小物體,一、電荷及電荷守恒定律,注意：完全相同的帶電金屬球相接觸，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分,5、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在任何轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變，這個(gè)規(guī)律叫做電荷守恒

2、定律,4、電荷量 概念：電荷的多少叫電荷量 在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖，符號是C 最小的電荷量叫做元電荷，用e表示， e1.601019C.,內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向沿著它們的連線,二、庫侖定律,1、點(diǎn)電荷：是一種理想化模型，只要帶電體的大小、形狀等因素對它們之間相互作用力的影響可忽略時(shí)，帶電體可視為點(diǎn)電荷，均勻帶電球體可視為位置在球心的點(diǎn)電荷,注意：兩帶電體的距離遠(yuǎn)大于帶電體的尺寸，帶電體就可視為點(diǎn)電荷,2、庫侖定律,表達(dá)式： (其中k9.0109 Nm2/C2，叫靜電力常量),適用條件：

3、.真空； 點(diǎn)電荷,注意：對于兩個(gè)帶電金屬球間的相互作用力的計(jì)算，要考慮金屬表面電荷的重新分布，只有均勻帶電球體才可視為電荷集中于球心的點(diǎn)電荷,若兩球帶同種電荷時(shí)，實(shí)際距離比兩球心距離大，如圖(a)所示，,若兩球帶異種電荷時(shí)，實(shí)際距離比兩球心距離小，如圖(b)所示,2、庫侖定律,(1)正、負(fù)電荷必須相互間隔 (兩同夾異) (2)QAQB，QCQB (兩大夾小) (3)若QCQA則QB靠近QA (近小遠(yuǎn)大),3、三點(diǎn)電荷平衡問題,如圖所示，在一條直線上的三點(diǎn)A、B、C，自由放置點(diǎn)電荷QA、QB、QC，每個(gè)電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：,解決方法是根據(jù)三點(diǎn)電荷合力（場強(qiáng)）均為零列方程求解

4、。,（A平衡）,（B平衡）,定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用的一種特殊物質(zhì),定義式：,定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷受到的電場力F與它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,2、電場強(qiáng)度,三、電場、電場強(qiáng)度,1、電場,基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用,注意：電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向與該點(diǎn)放不放電荷及所放電荷的大小和電性無關(guān)，由電場本身決定,單位：牛/庫，符號N/C.,矢量性：規(guī)定正電荷在電場中某點(diǎn)所受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向,電場的疊加：空間同時(shí)存在幾個(gè)電場時(shí)，空間某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各電場在該點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和，電場強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則,真空中點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式： (其中

5、Q叫做場源電荷),注意：在 中q為試探電荷，E由電場本身決定與q無關(guān)，在 中Q為場源電荷，Q的大小及電性決定電場的性質(zhì)，E與Q有關(guān),3、三種電場強(qiáng)度計(jì)算公式的比較,電場線是人們?yōu)榱诵蜗蟮拿枥L電場而想象出的一些線，客觀并不存在,四、電場線,1、定義：畫在電場中有方向的曲線，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,2、電場線的特征,從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止，或從正電荷出發(fā)到無窮遠(yuǎn)處終止，或者從無窮遠(yuǎn)處出發(fā)到負(fù)電荷終止,沒有畫出電場線的地方不一定沒有電場,疏密表示該處電場的強(qiáng)弱，即表示該處場強(qiáng)的大小,切線方向表示該點(diǎn)場強(qiáng)的方向，也是正電荷的受力方向,勻強(qiáng)電場的電場線平行且距離相等 順著電場線方

6、向，電勢越來越低,電場線永不相交也不閉合 電場線不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡,電場線的方向是電勢降落最快的方向，電場線跟等勢面垂直,2、電場線的特征,點(diǎn)電荷的電場線分布：正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠(yuǎn)，負(fù)電荷的電場線從無窮遠(yuǎn)處發(fā)出，終止于負(fù)電荷,3、幾種常見電場的電場線分布,兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場線分布：電場線從正電荷(或者從無限遠(yuǎn))出發(fā)到負(fù)電荷終止(或者延伸到無限遠(yuǎn)),點(diǎn)電荷與帶電平板的電場線分布,平行板電容器間的電場線分布,4、等量異種電荷和等量同種電荷電場強(qiáng)度分布規(guī)律,(1),(2),考點(diǎn)二電勢電勢差電勢能,電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：電場力做的功等于電勢能的減少量，即WABEpAEpB.

7、,一、電場力做功的特點(diǎn)與電勢能,1、電場力做功的特點(diǎn),在電場中移動(dòng)電荷時(shí)，電場力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)，可見電場力做功與重力做功相似,在勻強(qiáng)電場中，電場力做的功WqEd，其中d為沿電場線方向的位移,2、電勢能,定義：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能等于把電荷從這點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)的過程中電場力所做的功,電勢能的相對性：電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零,與電場方向的關(guān)系：沿電場(電場線)方向電勢降低,二、電勢與等勢面,1、電勢,定義：電荷在電場中某點(diǎn)具有的電勢能Ep與本身電荷量q的比值,公式： ，國際單位是伏特(V)或焦耳/庫侖(J/C),正負(fù)：電勢是標(biāo)量，但有正

8、負(fù)，電勢的正或負(fù)表示該點(diǎn)電勢比零電勢點(diǎn)高或低,注意：電勢的大小與電場本身以及零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，與試探電荷的電荷量及電勢能無關(guān),對非勻強(qiáng)電場，在電場線密集的地方，等差等勢面也密集；在電場線稀疏的地方，等差等勢面也稀疏,2、等勢面,定義：電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面，與地圖中的等高線相似,特點(diǎn),等勢面一定與電場線垂直，即跟場強(qiáng)的方向垂直,電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,在同一等勢面上移動(dòng)電荷時(shí)電場力不做功,在空間中兩等勢面不相交。,3.電場線與等勢面的關(guān)系,或 ，即電勢差在數(shù)值上等于將單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力做的功WAB,三、電勢差,1、定義：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值，,2、電勢

9、差和電勢的關(guān)系,電場中某點(diǎn)的電勢等于該點(diǎn)與零電勢點(diǎn)間的電勢差,3、電場力做功與電勢差的關(guān)系,即：,注：用上面公式計(jì)算時(shí)，各字母要帶上各自的符號,場強(qiáng)E物理意義的另一種表述： . 電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場線方向每單位距離上降低的電勢,4、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系,勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離的乘積，即UEd.,注意： 電勢差是標(biāo)量，但有正負(fù)UABUBA； 兩點(diǎn)間的電勢差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān),一、電場中的功能關(guān)系,1、若只有電場力做功，電勢能和動(dòng)能之和保持不變,2、若只有電場力和重力做功，電勢能和重力勢能、動(dòng)能之和保持不變,3、由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場力W其他力E

10、k.,考點(diǎn)三電場中的功能關(guān)系,二、電場力做功的計(jì)算方法,1、由公式WFxcos 計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，可變形為WqExE，其中xE為電荷初、末位置在電場方向上的距離,2、由電場力做功與電勢能變化關(guān)系計(jì)算， WABqUAB對任何電場都適用,考點(diǎn)四靜電現(xiàn)象及應(yīng)用,置于電場中的導(dǎo)體，會在其遠(yuǎn)端及近端積聚等量的異種電荷，即靜電感應(yīng)現(xiàn)象。,一、靜電感應(yīng),二、靜電平衡,導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零 導(dǎo)體是等勢體,表面為等勢面 導(dǎo)體外部表面附近場強(qiáng)方向與 該點(diǎn)的表面垂直,地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢體。這是我們可以選大地做零電勢體的一個(gè)原因。,三、導(dǎo)體電荷分部特點(diǎn),法拉第

11、圓筒實(shí)驗(yàn),導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷,電荷分布在導(dǎo)體的外表面 導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密集,凹陷的位置幾乎沒有電荷,導(dǎo)體尖端電荷密度大,尖端周圍電場強(qiáng),空氣電離,正負(fù)電荷奔向異種電荷,尖端失去電荷,尖端放電,應(yīng)用: 避雷針,空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng),四、尖端放電,五、靜電屏蔽,導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽,特點(diǎn)： 1.空腔導(dǎo)體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響,2.若將空腔外殼接地則： 里不出，外不進(jìn),考點(diǎn)五電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng),充電：使電容器帶電的過程。 充電后電容器兩板帶上等量 的異種電荷，電容器中儲存 電場能

12、,一、電容器、電容,1、電容器,組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體組成,帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的絕對值,電容器的充、放電,物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量,2、電容,定義：電容器所帶的電荷量與電容器兩極板間的電勢差的比值,定義式：,單位：法拉(F)，1F106F1012pF,平行板電容器：,注意：電容器兩種接法的應(yīng)用,使電容器兩極板間的電勢差增加1V所需要的電量。,1F=1C/V,意義：電容器帶的電量為1C，兩極間的電勢差（電壓）為1V，電容器的電容就是1F。,決定式,二、帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn),1、帶電粒子在電場中的加速,帶電粒子在電場中的加速直線運(yùn)動(dòng)，若不計(jì)粒子的

13、重力，則電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量,在勻強(qiáng)電場中：,在非勻強(qiáng)電場中：,若v00則：,若v00則：,此公式適用于一切電場,2、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn),模型建立：如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以速度v0垂直于電場線射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電壓為U，極板長度為l，兩極板間距為d.,受力特點(diǎn)：帶電粒子只受一個(gè)電場力(恒力)，且初速度方向與電場力方向垂直,受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 ：,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場時(shí)，受到恒定的與初速度方向垂直的電場力作用而做類似平拋的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),粒子偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理方法，即應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合

14、成和分解的知識,處理方法：,粒子穿越電場的時(shí)間t,粒子在垂直電場方向以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，粒子穿越電場的時(shí)間：,粒子離開電場時(shí)的速率vt,粒子沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度 ，粒子離開電場時(shí)平行電場方向的分速度：,所以：,粒子離開電場時(shí)的側(cè)移距離y： （偏轉(zhuǎn)距離）,粒子離開電場時(shí)的速度偏角：,提醒：,平拋運(yùn)動(dòng)的推論在此運(yùn)動(dòng)中都適用， 如：粒子從兩板中間射入時(shí)就象是從 兩板間的中點(diǎn)沿直線射出的 。,帶同種電荷的不同帶電粒子在同一 電場(U1)中加速后，射入同一偏轉(zhuǎn)電場(U2)時(shí)，若能射出電場，則射出方向一致，和該粒子本身的質(zhì)量和電荷量都無關(guān),三、示波管的工作原理,1、構(gòu)造：示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空如圖所示,如果在豎直偏轉(zhuǎn)板、水平偏轉(zhuǎn)板之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線傳播，打在熒光屏中心點(diǎn)，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑,豎直偏轉(zhuǎn)板上加的是待顯示的信號電壓水平偏轉(zhuǎn)板上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓，若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信