电场力的性质优秀课件.ppt
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1、电场力的性质第1页,本讲稿共38页一、电荷间的相互作用一、电荷间的相互作用 1 1、自然界中存在两种电荷:、自然界中存在两种电荷:物体能吸引轻小物体,我们就把这个物体叫做带电体,物体能吸引轻小物体,我们就把这个物体叫做带电体,并说它们带有电荷。并说它们带有电荷。大量实验表明,自然界中的电荷只有两种:一种与丝大量实验表明,自然界中的电荷只有两种:一种与丝绸摩擦过的玻璃棒的电荷相同,叫正电荷;另一种与毛皮绸摩擦过的玻璃棒的电荷相同,叫正电荷;另一种与毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷相同,叫负电荷。摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷相同,叫负电荷。2 2、电荷间的相互作用规律:、电荷间的相互作用规律:同种电荷
2、相互排斥、异种电荷相互吸引同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引区分:区分:点电荷、检验电荷、元电荷(基本电荷)点电荷、检验电荷、元电荷(基本电荷)第2页,本讲稿共38页3 3、点电荷、点电荷理想化的模型理想化的模型带电体看做点电荷的条件:带电体看做点电荷的条件:带电体间的距离远大于带带电体间的距离远大于带电体本身的尺寸电体本身的尺寸注意:点电荷具有相对的意义,带电体的尺寸不一定注意:点电荷具有相对的意义,带电体的尺寸不一定很小,一般情况下对电量不作限制,电性有正负之分很小,一般情况下对电量不作限制,电性有正负之分 4 4、元电荷(、元电荷(e e):自然界中最小的带电量单位。自然界中最小的带电量
3、单位。e=1.610e=1.610-19-19C C 任何带电体的带电量为元电荷的整数倍任何带电体的带电量为元电荷的整数倍注意:一个电子电量仅是数值上等于元电荷,其电性为注意:一个电子电量仅是数值上等于元电荷,其电性为负负 第3页,本讲稿共38页5 5、检验电荷:、检验电荷:定义或检验电场的某种性质时,引入电场的体积足够定义或检验电场的某种性质时,引入电场的体积足够小,电量也比较小,对被检验的电场没有影响的电荷。小,电量也比较小,对被检验的电场没有影响的电荷。6 6、电荷守恒定律、电荷守恒定律电荷既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一个物电荷既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另
4、一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,系统的电荷代数和不变。分,系统的电荷代数和不变。7、物体带电实质:、物体带电实质:物体带电是物体带电是电子迁移电子迁移的结果。的结果。8、物体带电的方法:、物体带电的方法:摩擦起电,接触起电,感应起电摩擦起电,接触起电,感应起电第4页,本讲稿共38页9 9、真空中的库仑定律、真空中的库仑定律两个点电荷间作用力的规律两个点电荷间作用力的规律1 1)内容:在真空中的两个点电荷间的相互作用力和它们的)内容:在真空中的两个点电荷间的相互作用力和它们的电量的乘积成正比,和它们的距离的平方成反比,作用力的电量的乘
5、积成正比,和它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。方向在它们的连线上。2 2)静电力常量)静电力常量k=9.010k=9.0109 9N Nm m2 2/C/C2 2表示两个电量都是表示两个电量都是1C1C的点电荷,相距的点电荷,相距1m1m时相互作用力时相互作用力的大小等于的大小等于9.0109.0109 9N N3 3)适用条件:真空中的点电荷)适用条件:真空中的点电荷均匀分布的绝缘带电体间的库仑力也可用,均匀分布的绝缘带电体间的库仑力也可用,r r带两带两球心间的距离。球心间的距离。4 4)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。第
6、5页,本讲稿共38页5 5)使用注意:)使用注意:真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两电荷的电真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两电荷的电量及间距有关,跟它们的周围量及间距有关,跟它们的周围是否有其他电荷等无关是否有其他电荷等无关计算中计算中电量均取绝对值,电量均取绝对值,相互作用力的方向根据同种电相互作用力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸引来判断荷相斥、异种电荷相吸引来判断静电力在本质上不同于重力、摩擦力,弹力,但产生的效静电力在本质上不同于重力、摩擦力,弹力,但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律。果服从于牛顿力学中的所有规律。库仑定律也适用于一个电荷静止、一个电荷运动
7、的情况,库仑定律也适用于一个电荷静止、一个电荷运动的情况,如原子核外电子绕核运动时,核与电子间的力同样遵循库仑如原子核外电子绕核运动时,核与电子间的力同样遵循库仑定律定律 第6页,本讲稿共38页问题问题1 1:有三个完全一样的金属小球有三个完全一样的金属小球A A、B B、C C,A A带电量带电量7Q7Q,B B带带电量电量-Q-Q,C C不带电,将不带电,将A A、B B固定起来,然后让固定起来,然后让C C球反复与球反复与A A、B B球接触,最后移去球接触,最后移去C C球,试问球,试问A A、B B间的库仑力变为原来的间的库仑力变为原来的多少倍?多少倍?【解析解析】C与与A、B多次反
8、复接触之后,最终结果是多次反复接触之后,最终结果是A、B原原先所带电量的总和,最后在三个相同的小球间均分,最后先所带电量的总和,最后在三个相同的小球间均分,最后A、B两球带的电量均为两球带的电量均为7Q+(-Q)/3=2Q A、B两球原先有引力:两球原先有引力:F=kq1q2/r2=k7QQ/r2=7kQ2/r2 A、B两球最后有斥力两球最后有斥力 F=kq1q2/r2=k2Q2Q/r2=4kQ2/r2 以上两式相除可得以上两式相除可得F=4F/7,即即A、B间的库仑力减到原来的间的库仑力减到原来的4/7.第7页,本讲稿共38页问题问题2 2:两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分两个大小相同
9、的小球带有同种电荷,质量分别为别为m m1 1和和m m2 2,带电量分别是,带电量分别是q q1 1和和q q2 2,用绝缘细线悬挂,用绝缘细线悬挂后,因静电力排斥作用而使两悬线张开,分别与竖直后,因静电力排斥作用而使两悬线张开,分别与竖直方向成方向成1 1和和2 2,且两球同处一水平线,如图。若,且两球同处一水平线,如图。若1 1=2 2,则下列正确的是,则下列正确的是 A Aq q1 1一定等于一定等于q q2 2 B Bm m1 1一定等于一定等于m m2 2C C、一定满足、一定满足D D必然同时满足必然同时满足m m1 1=m=m2 2,q q1 1=q=q2 2B Bm1m212
10、GFT第8页,本讲稿共38页提高提高1:两球质量分别为两球质量分别为mA,mB,细线长度分别为,细线长度分别为LA,LB,且满足,且满足mB 2 mA,LA2 LB,平衡后与竖直方向的,平衡后与竖直方向的夹角分别为夹角分别为,下列说法正确的是(),下列说法正确的是()A、B、D、无法判断、无法判断LABLBAGAGBA第9页,本讲稿共38页提高提高2:如图所示,如图所示,A A、B B是带有等量的同种电荷的两小球,是带有等量的同种电荷的两小球,它们的质量都是它们的质量都是m m,它们的悬线长度是,它们的悬线长度是L L,悬线上端都固定在同,悬线上端都固定在同一点一点O O,B B球悬线竖直且被
11、固定,球悬线竖直且被固定,A A球在力的作用下,偏离球在力的作用下,偏离B B球球x x的地方静止平衡,此时的地方静止平衡,此时A A受到绳的拉力为受到绳的拉力为T T;现在保持其他条;现在保持其他条件不变,用改变件不变,用改变A A球质量的方法,使球质量的方法,使A A球在距球在距B B为为1/2x1/2x处平衡;处平衡;则则A A受到的绳的拉力为(受到的绳的拉力为()A.T B.2T C.4T D.8TA.T B.2T C.4T D.8T第10页,本讲稿共38页【解析解析】A A受到重力受到重力G G、B B对对A A的库仑力的库仑力F F、绳的拉力、绳的拉力T T,如图所示如图所示.由共
12、点力平衡条件,由相似三角形可得由共点力平衡条件,由相似三角形可得T=mgT=mg、F=x/Lmg.F=x/Lmg.当当A A球质量变为球质量变为mm并使它在距并使它在距B B球球1/2x1/2x处平衡处平衡时,同理可得:时,同理可得:T=mgT=mg和和F=(1/2x)/LmgF=(1/2x)/Lmg;而由;而由库仑定律容易得到库仑定律容易得到A A球前后所受库仑力之比球前后所受库仑力之比F/F=4F/F=4;即;即1/2xmg/L/(xmg/L)=41/2xmg/L/(xmg/L)=4,所以,所以m=8mm=8m,T=mg=8mg=8T.T=mg=8mg=8T.所以应选所以应选D.D.第11
13、页,本讲稿共38页n07重庆理综合重庆理综合43。如图所示,悬挂在如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A。在两次实验中,。在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球均缓慢移动另一带同种电荷的小球B。当。当B到达悬点到达悬点O的正下的正下方并与方并与A在同一水平线上,在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为直方向的角度为,若两次实验中,若两次实验中B的电量分别为的电量分别为q1和和q2,分别为分别为30和和45。则。则q2/q1为为CnA2 nB3 nC2 nD3A
14、BO绝缘手柄第12页,本讲稿共38页问题问题3 3:相距为相距为L L的点电荷的点电荷A A,B B带电量分别为带电量分别为+4Q+4Q和和-Q-Q。今引入。今引入第三个点电荷第三个点电荷C C,1 1)将)将C C放于何处,能使它保持平衡?放于何处,能使它保持平衡?2 2)C C所带电荷的正负对其平衡的位置有影响吗?所带电量所带电荷的正负对其平衡的位置有影响吗?所带电量呢?呢?3 3)引入)引入C C后要使三个点电荷都处于平衡状态,则后要使三个点电荷都处于平衡状态,则C C的电量为的电量为多少?应放在何处?多少?应放在何处?AB答案:答案:1)在)在B右侧右侧L处处 2)无关)无关3)+4Q
15、,在,在B右侧距右侧距L处处第13页,本讲稿共38页如图如图1-16所示,三个点电荷所示,三个点电荷q1,q2,q3固定在一固定在一直线上,直线上,q2与与q3的距离为的距离为q1与与q2的的2倍,每个倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电量之比为三个电荷的电量之比为q1 q2 q3是是 nA(-9)4(-36)nB9 4 36nC(-3)2 6 nD3 2 6A第14页,本讲稿共38页问题问题4:判断对错,并说明理由。判断对错,并说明理由。1、若将放在电场中某点的电荷、若将放在电场中某点的电荷q改为改为-q,该点的电场强,该点
16、的电场强度大小不变,方向和原来的相反。()度大小不变,方向和原来的相反。()2、若取走放在电场中某点的电荷,则该点的电场强度变、若取走放在电场中某点的电荷,则该点的电场强度变为零()为零()3、沿电场线方向,电场强度一定越来越小()、沿电场线方向,电场强度一定越来越小()4、若电荷、若电荷q在在A处受到的电场力比其在处受到的电场力比其在B处时受到的大,处时受到的大,则则A处的电场强度处的电场强度B处的大()处的大()5、电场中某点电场线的方向就是放在该点的电荷所受到、电场中某点电场线的方向就是放在该点的电荷所受到的电场力方向。()的电场力方向。()6、已知、已知A、B为某一电场线(直线)上的两
17、点,由此可为某一电场线(直线)上的两点,由此可知知A、B两点的场强方向相同,但大小无法比较。两点的场强方向相同,但大小无法比较。()()第15页,本讲稿共38页二、电场强度二、电场强度 电场线电场线1 1电场电场电荷周围的一种特殊的物质电荷周围的一种特殊的物质 特殊性特殊性:看不见,摸不着,无法称量,可以叠加看不见,摸不着,无法称量,可以叠加 物质性物质性:电场是一种客观实在,它对场中电荷有力的作用电电场是一种客观实在,它对场中电荷有力的作用电荷间的相互作用是通过电场实现的荷间的相互作用是通过电场实现的2 2电场强度电场强度反映电场力的性质的物理量反映电场力的性质的物理量 1 1)定义:)定义
18、:放在电场中某一点的电荷受到的电场力跟它电放在电场中某一点的电荷受到的电场力跟它电量的比值量的比值 2 2)单位:)单位:N/CN/C3)3)是矢量,方向为:规定为正电荷受到的电场力是矢量,方向为:规定为正电荷受到的电场力方向方向 第16页,本讲稿共38页 注意:分清电场强度与电场力注意:分清电场强度与电场力第17页,本讲稿共38页3、匀强电场:、匀强电场:电场强度处处相同的电场叫做匀强电场。电场强度处处相同的电场叫做匀强电场。两块靠近的、带等量异种电荷的平等金属板间的电两块靠近的、带等量异种电荷的平等金属板间的电场,除边缘外,中央区域的电场可看作匀强电场。场,除边缘外,中央区域的电场可看作匀
19、强电场。4、点电荷在真空中的电场强度的计算式、点电荷在真空中的电场强度的计算式 【说明说明】1)上式仅适于真空中点电荷形成的电场。上式仅适于真空中点电荷形成的电场。2)Q为形成电场的点电荷(源电荷)的电量,为形成电场的点电荷(源电荷)的电量,E为距点为距点电荷电荷Q距离为距离为r的某点的场强的大小。的某点的场强的大小。5、EF/q是电场的定义式,适用于任何电场;是电场的定义式,适用于任何电场;EkQ/r2只适用于点电荷在真空中所形成的电场只适用于点电荷在真空中所形成的电场第18页,本讲稿共38页 5 5、静电场的叠加、静电场的叠加:点电荷系静电场的叠加点电荷系静电场的叠加如果有几个点电荷同时存
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