第一讲库仑定律电场及其描述精选文档.ppt

第一讲库仑定律电场及其描述本讲稿第一页，共二十四页一一.电荷守恒定律电荷守恒定律1、自然界中只存在正负两种电荷量。、自然界中只存在正负两种电荷量。2.元电荷量元电荷量电子电荷量的绝对值电子电荷量的绝对值（基本电荷量）：（基本电荷量）：e=1.6010-19 C所有带电物体的电荷量只能是元电荷的整数倍本讲稿第二页，共二十四页（1）接触起电）接触起电（2）摩擦起电）摩擦起电（3）感应起电）感应起电本质本质电子的转移电子的转移3、使物体带电的三种方法：、使物体带电的三种方法：本讲稿第三页，共二十四页4.电荷守恒定律电荷守恒定律电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭也不能消灭,它只它只能从一个物体转移到另一个物体能从一个物体转移到另一个物体,或者从或者从物体的一部分转移另一部分物体的一部分转移另一部分,在转移的在转移的过程中过程中,电荷的代数和不变电荷的代数和不变.这一结论叫这一结论叫做电荷守恒定律做电荷守恒定律.本讲稿第四页，共二十四页5、两个完全相同的金属球接触带电的规律、两个完全相同的金属球接触带电的规律（1）若带同种电荷，则先相加再平分）若带同种电荷，则先相加再平分（2）若带异种电荷，则先中和再平分）若带异种电荷，则先中和再平分本讲稿第五页，共二十四页二、库仑定律二、库仑定律1、内容：真空中两个点电荷间的作用力，跟它们的电荷量的乘、内容：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，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。的连线上。其中其中k为静电力常量，为静电力常量，k=9.0109N m2/C22、公式：、公式：本讲稿第六页，共二十四页3、成立条件、成立条件真空中（空气中也近似成立），真空中（空气中也近似成立），点点电电荷荷。即即带带电电体体的的形形状状和和大大小小对对相相互互作作用用力力的的影影响响可可以以忽忽略略不不计计。(这这一一点点与与万万有有引引力力很很相相似似，但但又又有有不不同同：对对质质量量均均匀匀分分布布的的球球，无无论论两两球球相相距距多多近近，r都都等等于于球球心心距距；而而对对带带电电导导体体球球，距距离离近近了了以以后后，电电荷荷会会重重新新分分布布，不不能能再再用用球球心心距距代代替替r）。）。本讲稿第七页，共二十四页三、电场强度三、电场强度1、定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力、定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F跟它的电荷量跟它的电荷量q的比值的比值,叫做该点的电场强度叫做该点的电场强度,简称场简称场强。强。（2）单位是）单位是V/m，也可以用，也可以用N/C。(1)公式：公式：本讲稿第八页，共二十四页（6）场强）场强E是描述电场的力的性质的物理量。是描述电场的力的性质的物理量。（3）这是电场强度的定义式，适用于任何电场。）这是电场强度的定义式，适用于任何电场。（4）其中的）其中的q为试探电荷为试探电荷,是电荷量很小的点电荷是电荷量很小的点电荷(可正可负可正可负)（5）电场强度是矢量，规定其方向与正电荷）电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。在该点受的电场力方向相同。本讲稿第九页，共二十四页2、点电荷周围的场强公式：、点电荷周围的场强公式：3、匀强电场的场强公式：、匀强电场的场强公式：其中其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。是产生该电场的电荷，叫场源电荷。其中其中d是沿电场线方向上的距离。是沿电场线方向上的距离。本讲稿第十页，共二十四页5、电场叠加原理：、电场叠加原理：电场强度是矢量，当空间的电场是电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。矢量和。本讲稿第十一页，共二十四页四、电场线四、电场线物理学中用电场线来形象地描绘电场强度物理学中用电场线来形象地描绘电场强度电场线起源于正电荷（或无穷远处），终止与电场线起源于正电荷（或无穷远处），终止与负电荷（或无穷远处）。负电荷（或无穷远处）。电场线的方向为该点的场强方向，电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。电场线的疏密表示场强的大小。电场线互不相交。电场线互不相交。电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹，只有当线为直电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹，只有当线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、只受电场力线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、只受电场力作用时，运动轨迹才与电场线重合。作用时，运动轨迹才与电场线重合。本讲稿第十二页，共二十四页匀强电场：在电场中，如果各点的场强匀强电场：在电场中，如果各点的场强处处相同，这样的电场叫做匀强电场。匀处处相同，这样的电场叫做匀强电场。匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线。的直线。本讲稿第十三页，共二十四页种常见的电场的电场线：种常见的电场的电场线：孤孤立立点点电电荷荷周周围的电场围的电场等等量量异异种种点点电电荷荷的电场的电场等等量量同同种种点点电电荷荷的电场的电场匀强电场匀强电场点点电电荷荷与与带带电电平板平板本讲稿第十四页，共二十四页三、举例说明三、举例说明本讲稿第十五页，共二十四页1A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速从在电场力作用下以一定初速从A点沿电场线运动到点沿电场线运动到B点，点，其其vt 图象如图甲所示则这电场的电场线分布可能是图图象如图甲所示则这电场的电场线分布可能是图乙中的乙中的()0v t甲甲AABBABCABDAB乙乙A本讲稿第十六页，共二十四页2、两两个个质质量量相相同同的的小小球球用用不不可可伸伸长长的的细细线线连连结结，置置于于场场强强为为E的的匀匀强强电电场场中中，小小球球1和和小小球球2均均带带正正电电，电电量量分分别别为为q1和和q2（q1q2）。将将细细线线拉拉直直并并使使之之与与电电场场方方向向平平行行，如如图图所所示示。若若将将两两小小球球同同时时从从静静止止状状态态释释放放，则则释释放放后后细细线线中中的的张张力力T为为（不不计计重重力力及及两两小小球球间间的的库库仑仑力力）（）E球球1球球2A本讲稿第十七页，共二十四页3如如图图所所示示，水水平平天天花花板板下下用用长长度度相相同同的的绝绝缘缘细细线线悬悬挂挂起起来来的的两两个个相相同同的的带带电电介介质质小小球球A、B，左左边边放放一一带带正正电电的的固固定定球球P时时，两两悬悬线线都都保保持持竖竖直直方方向向。下下面面说说法法正正确确的的是是（）AA球球带带正正电电，B球球带带负负电电，并并且且A球球带带电电荷荷量量较较P球球带电荷量大带电荷量大BA球球带带正正电电，B球球带带负负电电，并并且且A球球带带电电荷荷量量较较P球球带电荷量小带电荷量小CA球带负电球带负电,B球带正电球带正电,并且并且A球带电荷量较球带电荷量较P球带电荷量小球带电荷量小DA球带负电，球带负电，B球带正电，并且球带正电，并且A球带电荷量较球带电荷量较P球带电荷量大球带电荷量大ABPC本讲稿第十八页，共二十四页4在在光光滑滑绝绝缘缘的的水水平平面面上上，相相距距一一定定的的距距离离放放有有两两个个质质量量分分别别为为m和和2m的的带带电电小小球球（可可视视为为质质点点）A和和B。在在t1=0时时，同同时时将将两两球球无无初初速速释释放放，此此时时A球球的的加加速速度度大大小小为为a；经经一一段段时时间间后后，在在t=t2时时，B球球的的加加速速度度大大小小也也变变为为a。若若释释放放后后两两球球在在运运动动过过程程中中并并未未接接触触，且且所所带带电电荷荷量量都都保保持持不不变变，则则下下列列判判断正确的是断正确的是（）A两个小球带的是同种电荷两个小球带的是同种电荷B两个小球带的是异种电荷两个小球带的是异种电荷Ct2时刻两小球间的距离是时刻两小球间的距离是t1时刻的时刻的倍倍Dt2时时刻两小球刻两小球间间的距离是的距离是t1时时刻的刻的倍倍BD本讲稿第十九页，共二十四页5如图所示，竖直绝缘墙壁上固定一个带电质点如图所示，竖直绝缘墙壁上固定一个带电质点A，A点正点正上方的上方的P点用绝缘丝线悬挂另一质点点用绝缘丝线悬挂另一质点B,A、B两质点因为带电两质点因为带电而相互排斥而相互排斥,致使悬线与竖直方向成致使悬线与竖直方向成角角,由于漏电由于漏电A、B两质点两质点的带电量缓慢减小，在电荷漏完之前，关于悬线对悬点的带电量缓慢减小，在电荷漏完之前，关于悬线对悬点P的拉的拉力力F1大小和大小和A、B间斥力间斥力F2大小的变化情况大小的变化情况,下面说法中正下面说法中正确的是确的是（）AF1保持不变保持不变BF1先变大后变小先变大后变小CF2保持不变保持不变DF2逐渐减小逐渐减小BAPAD本讲稿第二十页，共二十四页解：解：BAP画出带电质点画出带电质点B的受力图，的受力图，mgF1F2G由库仑定律，由库仑定律，A、B两质点的带电量缓慢减小，两质点的带电量缓慢减小，F2逐渐逐渐减小，减小，角减小角减小,AB减小减小,PA、PB均不变。均不变。PABGBF2，PA、PB均不变，所以均不变，所以F1保持不变保持不变本讲稿第二十一页，共二十四页6（14分分）如如图图（甲甲）所所示示，在在一一个个点点电电荷荷Q的的电电场场中中，Ox坐坐标标轴轴与与它它的的一一条条电电场场线线重重合合，坐坐标标轴轴上上A、B两两点点的的坐坐标标分分别别为为2.0m和和5.0m放放在在A、B两两点点的的试试探探电电荷荷a、b受受到到的的电电场场力力方方向向都都跟跟x轴轴的的正正方方向向相相同同，电电场场力力的的大大小小跟跟试试探探电电荷荷所所带带电电量量的的关关系系图图象象分分别别如如图图（乙乙）中中直直线线a、b所所示，放在示，放在A点的电荷带正电，放在点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电。点的电荷带负电。（1）求）求B点的电场强度的大小和方向点的电场强度的大小和方向（2）试判断点电荷）试判断点电荷Q的电性，并说明理由的电性，并说明理由（3）求点电荷）求点电荷Q的位置坐标的位置坐标图甲图甲ABOx/m0112233 44F/Nq/0.1Cab图乙图乙本讲稿第二十二页，共二十四页解：解：（1）由图可知，）由图可知，B点的电场强度点的电场强度EB=F/q 代入数据得代入数据得EB=2.5N/CEB方向指向方向指向x负方向负方向（2）同理可判断）同理可判断A点的电场强度点的电场强度EA40N/CEA方向指向方向指向x正方向，由于正方向，由于A、B两点均处于同一个点电荷两点均处于同一个点电荷所形成的电场中，场强方向相反，据题意可知，点电荷所形成的电场中，场强方向相反，据题意可知，点电荷Q应应位于位于A、B两点之间，带负电荷。两点之间，带负电荷。ABOx/m-Q本讲稿第二十三页，共二十四页（3）设点电荷）设点电荷Q的坐标为的坐标为x，由点电荷的电场，由点电荷的电场ABOx/m-Qx250可知可知解得解得x=2.6m（另解（另解x=1舍去）舍去）题目题目本讲稿第二十四页，共二十四页