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第一章 电场 n 产生电荷的方式（电荷守恒定律）n电场力n电场 电场强度及电场线n电势和电势差n等势面n电容及带电粒子在电场中的运动 产生电荷的方式n摩擦起电n接触起电n感应起电摩擦起电n（1）正点荷：用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷；（2）负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷；（3）实质：电子从一物体转移到另一物体；接触起电n（1）实质：电荷从一物体移到另一物体；（2）两个完全相同的物体相互接触后电荷平分；（3）、电荷的中和：等量的异种电荷相互接触，电荷相合抵消而对外不显电性，这种现象叫电荷的中和；感应起电n把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电；（1）电荷的基本性质：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引；（2）实质：使导体的电荷从一部分移到另一部分；（3)感应起电时，导体离电荷近的一端带异种电荷，远端带同种电荷；电荷守恒定律n电荷既不能被创生，亦不能被消失，它只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量不变。电场力（库仑定律）（库仑定律）真空、点电荷真空、点电荷 任何电场任何电场单位：牛（N）K为静电力常量计算过程中电荷量取绝对值无论两电荷是否相等：一一、电场电场的概念：的概念：1、带电体周围存在的、带电体周围存在的特殊物质特殊物质。2、任何带电体任何带电体的周围都的周围都存在存在电场。电场。3、电场的、电场的基本性质基本性质；电场电场对对放入其中放入其中的的电荷电荷有有电场电场力力的作用，这种电荷间的的作用，这种电荷间的作用作用总是通过总是通过电场进行电场进行的。的。二、电场强度二、电场强度：1、定义、定义:放入放入电场中某一点的电场中某一点的检验电荷受到检验电荷受到的的电电场力场力 F 跟检验电荷的电量跟检验电荷的电量 q 的比值，的比值，叫这一点的电场叫这一点的电场强度强度E。3、单位、单位：F 牛顿（牛顿（N）；）；q 库仑（库仑（C）；）；E 牛顿牛顿/库仑（库仑（N/C）。）。2 2、定义式、定义式 4、电场强度的方向规定、电场强度的方向规定：E的方向的方向跟跟正电荷正电荷在该点所受在该点所受电场力电场力 F 的方向相的方向相同同，跟，跟负电荷负电荷在该点所受在该点所受电场力电场力 F 的的方向相反方向相反。E是是矢量矢量。5、E的物理意义的物理意义：描述描述该点的该点的电场强弱和方向电场强弱和方向，是是描述描述电场的力的性质电场的力的性质的物理量。的物理量。注意注意：（：（1）E=为定义式为定义式，适用于适用于一切一切电场电场。（2）某点的某点的电场强度的大小及方向电场强度的大小及方向取决取决于于电电场本身场本身（即场源电荷及这点的位置），与检验电荷的（即场源电荷及这点的位置），与检验电荷的正负正负、电量的大小电量的大小及受到的及受到的电场力电场力无关。无关。三、三、真空中真空中点电荷点电荷电场强度公式电场强度公式：注意注意:（1）点电荷点电荷Q产生的电场中，产生的电场中，某一点某一点的的场强的场强的 大小由点电荷大小由点电荷Q及P点到点到Q的距离的距离r决定，决定，与检验电荷检验电荷q无关。无关。（2）当）当Q一定时一定时，越靠近越靠近Q的点的点（r越小），越小），场场强越大强越大。四、匀强电场的场强四、匀强电场的场强（1）电场中电场中 场强处处相同。场强处处相同。（2）大小大小：E=U/d例例：电场中有一点电场中有一点P，下列哪些说法是正确的是正确的？A 若放在放在P点的检验电荷检验电荷的电量减半电量减半，则P点点的场强场强减半减半。B 若P点点没有没有检验电荷检验电荷，则P点点的场强为零场强为零。C P点的场强越大场强越大，则同一电荷同一电荷在P点受到的电场力受到的电场力越大越大。D P点的场强方向场强方向为检验电荷检验电荷在该点的受力方向该点的受力方向。答案：答案：C练习练习1 由由电场强度电场强度的的定义式定义式 可知，在可知，在电场中电场中的的同一点同一点：A 电场强度电场强度E与与F成成正比正比，跟跟q成反比成反比。B 无论无论检验电荷检验电荷的的q值值（不为零）（不为零）如何变化如何变化，F与与q的的比值比值始终不变始终不变。C 电场中电场中某一点的某一点的场强为零场强为零，则则处在该点的电荷处在该点的电荷受受到的到的电场力一定为零电场力一定为零。D 一个不带电不带电的的小球小球在在P点受到的点受到的电场力为零电场力为零，则，则P点的点的场强一定为零场强一定为零。答案：答案：BC+Q-+任何带电体的周任何带电体的周围都存在电场围都存在电场 电场对放入其中的电荷电场对放入其中的电荷有电场力的作用有电场力的作用+Q+q检验电荷检验电荷：体体积比较小积比较小，带电带电量也比较小量也比较小，它的引入不会影响不会影响原电场的部分原电场的部分思考题思考题：真空中：真空中两个正点电荷A、B所带所带电量电量皆为皆为Q，且相距为且相距为r,则距离则距离A为为r/3处的处的P点点的电电场强度场强度为多少为多少？AB+Q+QPEAEB解解：A A、B B都在都在P P点产生电场点产生电场，且且两个场强方向相反两个场强方向相反。答答：P P点场强为点场强为27KQ/4r27KQ/4r2 2.在电场中画一些曲线，使曲线上每在电场中画一些曲线，使曲线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致一点的切线方向与该点的场强方向一致.1 1 1 1电场线电场线电场线电场线五、电场线五、电场线2 2 2 2、几种常见电场的电场线分布、几种常见电场的电场线分布、几种常见电场的电场线分布、几种常见电场的电场线分布E E E E（1 1）静电场的电场线总是静电场的电场线总是从正电荷（或从正电荷（或者从无穷远）出发到负电荷者从无穷远）出发到负电荷终止终止（或者（或者延伸到无穷远）；延伸到无穷远）；（2）电场线越）电场线越密密的地方，场强越的地方，场强越大大;电电场线越场线越稀稀的地方，场强越的地方，场强越小小；（3）任意两条电场线都）任意两条电场线都不相交不相交,不闭合。不闭合。3 3 3 3电场线的特征电场线的特征电场线的特征电场线的特征（4 4 4 4）电场线是）电场线是）电场线是）电场线是假想假想假想假想线，不是真实存在的线，不是真实存在的线，不是真实存在的线，不是真实存在的。判断电场强度方向的方法。n根据规定判断：正电荷受到的电场力方向和场强方向相同，负电荷受到的电场力方向和场强方向相反。n根据电场线判断：电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向。n根据等势面判断：场强的方向总是垂直于等势面，并由高的等势面指向低的等势面。例例 如如图图所所示示，为为一一条条水水平平向向右右的的电电场场线线，由由此此能能确确定定a a、b b、c c三三点点的的场场强强方方向向吗吗？能能否判断三点的场强的大小？为什么？否判断三点的场强的大小？为什么？a b ca b c d d d d点点是是否否有有场场强强？场场强强大大小小与与a a、b b、c c三三点场强大小的关系如何？点场强大小的关系如何？小结：小结：1、电场的概念、电场的概念 （1）（）（2）（）（3）2、电场强度电场强度（1）定义定义:（2）公式公式:（3）单位单位:（4）电场强度的方向电场强度的方向:（5）物理意义物理意义:3、真空中点电荷的电场强度公式真空中点电荷的电场强度公式:4、匀强电场的场强、匀强电场的场强:E=U/d5、几种常见的电场线分布及特点几种常见的电场线分布及特点第五节第五节 电势差电势差 电势电势从能量的角度认识电场从能量的角度认识电场一一、电场力做功与电势能变化的关系、电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）做功与重力势能的关系）1、定义：电荷在电场中具有的与电荷、定义：电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫位置有关的能，叫电势能电势能。物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重力势能。2、电荷在电场中具有电势能。、电荷在电场中具有电势能。重力对物体做正功，物体的重力势重力对物体做正功，物体的重力势能减小能减小 3、电场力对电荷做正功，电荷的电势、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小能减小 重力对物体做负功，物体的重力势重力对物体做负功，物体的重力势能增大能增大 4、电场力对电荷做负功，电荷的电势能、电场力对电荷做负功，电荷的电势能 增大增大 重力做多少功，物体重力势能重力做多少功，物体重力势能就变化多少。就变化多少。5、电场力做多少功，电荷电势能就变、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。化多少。重力势能是相对的，与零势能面有关重力势能是相对的，与零势能面有关6、电势能是相对的，与零电势能面有关、电势能是相对的，与零电势能面有关通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势的电势能规定为能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势上电势能规定为能规定为零零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功该处移动到零势能位置所做的功重力势能是物体和地球所共有的，具重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性有系统性7、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性性8、电势能是标量，但有正负、电势能是标量，但有正负由此可见，电场力做功与重力做功，电势能由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以在学习电势能过与重力势能都很相似，所以在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。帮助理解电势能。重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之电场中，电场力：电荷之间的作用力间的作用力有重力就有重力势能有重力就有重力势能EpEp=mghmgh有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能，叫电势能叫电势能EPEpEp由物体和地面间的相对由物体和地面间的相对位置决定位置决定EP由电荷间的相对位置决定由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加W W重重 =E=EP1P1-E-EP2P2W W电电 =E=EPAPA-E-EPBPB尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异存在很大差异存在两种电荷存在两种电荷n正电荷顺电场线移动，正电荷顺电场线移动，n电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少n 负电荷顺电场线移动，负电荷顺电场线移动，n电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加n 正电荷逆电场线移动，正电荷逆电场线移动，n电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加n 负电荷逆电场线移动，负电荷逆电场线移动，n电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少1、定义：、定义：单位电荷电场力做的功。单位电荷电场力做的功。2、单位：伏特（、单位：伏特（V）1V=1J/C3、电势差是标量，但有正有负、电势差是标量，但有正有负4、决定的因素：、决定的因素：只与电场及始末两点的位置有关，只与电场及始末两点的位置有关，与与 检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。注意：电场力做的功注意：电场力做的功WAB=qUAB（WAB、q、UAB都有都有正负号正负号)5、UABUBA，UAC UAB+UBC三、三、电势差（电压）电势差（电压）单位单位:伏特伏特 符号为符号为V1 V=1 J/C四、四、电势电势1.电势电势2.定义：电场中某点的电势，等于单位正电荷定义：电场中某点的电势，等于单位正电荷3.由该点移动到参考点（零电势点）时电场力由该点移动到参考点（零电势点）时电场力4.所做的功。所做的功。（P为零电势点）为零电势点）2.对电势的理解对电势的理解（1）电势是相对的，是相对于零势面而言的，）电势是相对的，是相对于零势面而言的，一一 般选大地或无穷远为零势面。般选大地或无穷远为零势面。（2）沿着电场线方向电势降低。）沿着电场线方向电势降低。（3）正点电荷电场中各点电势均为正；负点电荷）正点电荷电场中各点电势均为正；负点电荷电场中各点电势均为负。电场中各点电势均为负。（4）电势是标量，但有正负）电势是标量，但有正负（负电势表示比零电（负电势表示比零电 势低）势低）n1电势电势n2电势差与电势的关系电势差与电势的关系n3电势能与电势的关系电势能与电势的关系（E pA、q、都、都有有正负号正负号)判断电势高低的方法。n根据电场线方向判断：顺着电场线的方向电势越来越低。n根据电势差判断：若UAB0,则AB;若UAB0,则AB；若UAB=0，则A=B。n根据电势能和电势的关系判断：=/q。五、等势面五、等势面n1定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。n2等势面的性质（1）沿等势面移动电荷时，电场力不做功（2）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面（3）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏 （4）任意两个电势不等的等势面不能相交（5）在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功，这表明电荷受的电场力方向与电荷的移动方向（在等势面上）始终保持垂直，所以电场线与等势面垂直由于沿电场线方向电势一定降低，所以电场线由高电势的等势面指向低电势的等势面3.3.几种常见电场的等势面分布：几种常见电场的等势面分布：电容及带电粒子在电场中的运动(定义式定义式,计算式计算式)任何电容器任何电容器平行板电容器平行板电容器单位：单位：法（法（F）1F1FF=F F；1pF=F F。C电容器本身决定电容器本身决定带电粒子在电场中的运动