3-11静电场总复习课件.ppt

静电场复习静电场复习v本章知识结构本章知识结构电场电场电场电场“能能”的性的性质质库仑定律库仑定律电荷守恒定律电荷守恒定律电容器电容器两个性质两个性质两个定律两个定律带电粒子在电场中的带电粒子在电场中的运动运动平衡平衡加速加速电场电场“力力”的性的性质质偏转偏转电势差电势差电势电势电场线电场线电场强度电场强度一、一、库仑定律：库仑定律：F=kQq/r21、适用范围：真空中点电荷、适用范围：真空中点电荷2、点电荷的含义、点电荷的含义3、关于、关于r一、基本概念一、基本概念1 1、起电方式起电方式摩擦起电摩擦起电接触起电接触起电感应起电感应起电实质：电子的得失或转移实质：电子的得失或转移2 2、元电荷：元电荷：1e=1.6101e=1.6101919 C C3 3、比荷：比荷：物体所带电量与物体质量的比值物体所带电量与物体质量的比值 q/mq/m4 4、点电荷：点电荷：有带电量而无大小形状的点有带电量而无大小形状的点,是一种理是一种理想化模型想化模型 电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的这一部分转移到另一部分，转移到另一个物体，或从物体的这一部分转移到另一部分，在转移过程中总电荷量不变。在转移过程中总电荷量不变。二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律2 2、公式：公式：F=k QF=k Q1 1 Q Q2 2/r/r2 2k=k=9109109 9N Nm m2 2/c/c2 2静电力常量静电力常量Q Q1 1、Q Q2 2两个两个点电荷带电量的绝对值点电荷带电量的绝对值 rr两个两个点电荷间的距离点电荷间的距离3 3、适用条件：适用条件：真空中的点电荷真空中的点电荷4 4、对库仑定律的理解：对库仑定律的理解：三、库仑定律三、库仑定律1 1、内容：内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷在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，跟它们之间的距离的平方量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方 成反比，作用力的方向在它们的连线上。成反比，作用力的方向在它们的连线上。两电荷间的库仑力是一对作用力和反作用力两电荷间的库仑力是一对作用力和反作用力 r r 0 0时，时，F FQ1Q2r例例1两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将DA变大变大B变小变小C不变不变D以上情况均有可能以上情况均有可能变式训练变式训练:两相同小球带电量分别为两相同小球带电量分别为9Q和和-Q,相距相距R时时,它们之间的库仑力为它们之间的库仑力为F;把它们相碰后再把它们相碰后再,放到原位置放到原位置,则它们之间的库仑力为多大则它们之间的库仑力为多大?例例2两个直径为两个直径为r的金属带电球，当它们相距的金属带电球，当它们相距100r时的作用力为时的作用力为F。当它们相距为当它们相距为r时的作用力时的作用力A、F/100B、104FC、100FD、以上答案均不对以上答案均不对说明：说明：库仑定律只适于点电荷间的互相作用点电荷是在研究电库仑定律只适于点电荷间的互相作用点电荷是在研究电荷之间相互作用时抽象出来的理想化的物理模型，即体积不计的荷之间相互作用时抽象出来的理想化的物理模型，即体积不计的带电体当带电体的大小和带电体间的距离不可比拟以至于带电带电体当带电体的大小和带电体间的距离不可比拟以至于带电体的形状、大小对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，这样体的形状、大小对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可视为点电荷均匀的带电球体也可视为点电荷，电荷的带电体可视为点电荷均匀的带电球体也可视为点电荷，电荷集中在球心集中在球心例例3如图所示，如图所示，A、B两个点电荷，质量分别为两个点电荷，质量分别为m1、m2，带电量带电量分别为分别为q1、q2。静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为1、2，且，且A、B恰好处于同一水平面上，则恰好处于同一水平面上，则A、若若q1=q2，则，则1=2B若若q1q2，则，则12C、若、若m1=m2，则，则1=2D若若m1m2，则，则1221AB能力提升能力提升若两悬线长度相同，若两悬线长度相同，1=300，2600，则，则m1：m2？m1：m2Tan1/tan2tan=F/mgmg.tan=F二、电场、电场强度二、电场、电场强度1、电场是客观存在的一、电场是客观存在的一种物质种物质、电场的基本性质：对电场的基本性质：对放入其中的带电体有力的放入其中的带电体有力的作用作用3、电场强度、电场强度：矢量大小：大小：E=F/q 定义式定义式普适普适E=kQ/r2计计算算式式适适用用于于真真空空中中点点电电荷荷电场电场E=U/d 计算式计算式适用于匀强电场适用于匀强电场方向：方向：正电荷所受电场力方向正电荷所受电场力方向电场线方向电场线方向矢量矢量叠叠加加：平行四边形定则平行四边形定则三、电场线三、电场线1、由由来来：电电场场线线是是人人们们为为了了形形象象地描述电场而假想出来的。地描述电场而假想出来的。类比重力场：重力场线类比重力场：重力场线2、电场线的特点：、电场线的特点：不存在不存在疏密程度表示场强的大小，切线方疏密程度表示场强的大小，切线方向表示场强的方向向表示场强的方向不相交不相交、不相切、不相切沿电场线方向电势降低最快沿电场线方向电势降低最快不闭合不闭合不表示试探电荷的运动轨迹不表示试探电荷的运动轨迹电势能电场力对电荷做功为：电场力对电荷做功为：WAB=qUAB电势能电势能大小等于把电荷移动到大小等于把电荷移动到无穷远处电场力做功的多少无穷远处电场力做功的多少电势电势1、电势：、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值的比值2、公式：、公式：3、单位：、单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是是V1V=1J/C电势电势沿着电场线方向，电势如何变化呢？沿着电场线方向，电势如何变化呢？3,大小等于单位正电荷移动到无穷远处电场力做功的多大小等于单位正电荷移动到无穷远处电场力做功的多少少4、沿着电场线的方向，电势越来越低沿着电场线的方向，电势越来越低如何确定电场中某点的电势呢？如何确定电场中某点的电势呢？5、电势具有相对性，、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势为零，先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势然后才能确定电场中其他各点的电势。（通常取离场（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零）源电荷无限远处或大地的电势为零）6、电势是标量，只有大小，没有方向。、电势是标量，只有大小，没有方向。(负电势表示负电势表示该处的电势比零电势处电势低。该处的电势比零电势处电势低。)思考思考沿着电场线方向，电势能，沿着电场线方向，电势能，电场强度电场强度与电场线有什么关系与电场线有什么关系正电荷沿着电场线的方向，电势能越来越低正电荷沿着电场线的方向，电势能越来越低负电荷沿着电场线的方向，电势能越来越高负电荷沿着电场线的方向，电势能越来越高电场线密集的地方电场强度较大电场线密集的地方电场强度较大电场线稀疏的地方电场强度较小电场线稀疏的地方电场强度较小电场强度方向沿着电场线切线方向电场强度方向沿着电场线切线方向如图所示是一条电场线上的三点，电场线的方向由如图所示是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到到c，a、b间的距离等于间的距离等于b、c间的距离，用间的距离，用、和和Ea、Eb、Ec分别分别表示表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定：三点的电势和电场强度，可以断定：电势电势等势面等势面几种典型电场的等势面：一般画等差的几种典型电场的等势面：一般画等差的等势面等势面等势面的疏密反映电场强弱等势面的疏密反映电场强弱1、点电荷电场中的等势面：、点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球以点电荷为球心的一簇球面面等势面等势面2、等量异种点电荷电场中、等量异种点电荷电场中的等势面：的等势面：两簇对称曲面两簇对称曲面等势面等势面3、等量同种点电荷电场中、等量同种点电荷电场中的等势面：的等势面：两簇对称曲面两簇对称曲面等势面等势面5、匀强电场中的等势面：、匀强电场中的等势面：垂直于电场线的一簇平面垂直于电场线的一簇平面4、形状不规则的带电导、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势体附近的电场线及等势面面等势面点电荷势场电偶极势场电容器势场电导块势场综合势场图场势微分式等势面等势面如图所示，虚线如图所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，它们的电是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为势分别为、和和，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线如实线KLMN所示。由图可知：所示。由图可知：A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少等势面等势面如图所示，三个等差等势面上有如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若四点，若将一个正电荷由将一个正电荷由c经经a移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W1，若由，若由c经经b移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W2，则：，则：四、四、静电屏蔽静电屏蔽导体处在外加电场中时，内部场强导体处在外加电场中时，内部场强处处为零，这种现象叫做静电屏蔽。处处为零，这种现象叫做静电屏蔽。这是外加电场与导体自身感应电场这是外加电场与导体自身感应电场叠加后为零的结果。叠加后为零的结果。如图所示，求导体中的感应电荷如图所示，求导体中的感应电荷在其内部在其内部o点处产生的场强。点处产生的场强。E感感=kQ/(L2+R2)五、电势能、电势差、五、电势能、电势差、电势、等势面电势、等势面重力场重力场 静电场静电场特征量特征量mq场力场力G=mgF=Eq场强场强g=G/mE=F/q场线场线重力场线重力场线 电场线电场线重力场重力场静电场静电场功功mg(h1-h2)=-EPqU=-势能势能EP=mgh=q势势gh(等高线等高线)（等势面）等势面）势差势差g(h1-h2)U=1-2如图所示，实线为电场线，电子仅在电场力作用下沿虚线轨迹自M点至N点经过电场。请比较M、N两点的电势高低、场强大小、电子在两点的电势能大小、动能大小。EMENMN EkMEkN六、电容器的电容六、电容器的电容1、公式：、公式：C=Q/U定义式定义式普适普适C=S/4 kd计算式计算式适用于平行板电容器适用于平行板电容器二式联立可得平行板电容器场强计算式：二式联立可得平行板电容器场强计算式：E=4 kQ/S 2、平行板电容器的常见变化：、平行板电容器的常见变化：开关接通在电源上，改变开关接通在电源上，改变d、S、，特点：两板间电压特点：两板间电压U不变不变开关从电源上断开，改变开关从电源上断开，改变d、S、，特点：两板间带电量特点：两板间带电量Q不变不变例、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一正电荷（电量很小），固定在P点，如图所示。以E表示两板间的场强，U表示电容器的电压，表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示位置，则（）A、U变小，E不变B、E变大，变大C、U变小，不变D、U不变，变小 选选A、C七、电粒子在匀强电场中的运动七、电粒子在匀强电场中的运动例、如图所示匀强电场中，电量为+q、质量为m的粒子由静止开始，仅在电场力的作用下，由正极板加速到负极板，求它获得的速度v.1、加速、加速解法一：解法一：(牛顿运动定律牛顿运动定律)解法二：（动能定理）解法二：（动能定理）2、偏转、偏转例、如图所示，一个质量为m、带电量为+q的粒子，以v的速度垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中。两金属板长度均为l，间距为d，两板间电压为U，求粒子射出两金属板间时偏转的距离y和偏转的角度.（不计粒子重力）例、一个初动能为Ek的带电粒子，以速率v垂直电场线方向飞入带电的平行板电容器（不计重力），飞出时带电粒子的动能为飞入时动能的2倍，如果使粒子射入电场的初速度变为原来的2倍，那么，它飞出电容器的时刻动能为Ek的（）A、4倍 B、4.25倍 C、5倍 D、8倍Ek=qEyqEy1=Eky=1/4y qEy=1/4Ekt=1/2t y=1/2at2Ekt=4Ek+1/4Ek=4.25Ek选选B B如图所示，细线一端系着一个带电量为如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为、质量为m的小球，另一端固定于的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为。要。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？何？垂直悬线斜向上方垂直悬线斜向上方比值定义电场强度电势电容