电场复习优秀PPT.ppt
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1、电荷和电荷守恒定律电荷和电荷守恒定律电场电场电场力的性质电场力的性质场强场强 E=F/q E=F/q 矢量矢量 电场线电场线 匀强电场匀强电场E=U/d E=U/d 真空中点电荷的电场真空中点电荷的电场E=KQ/rE=KQ/r2 2电场能的性质电场能的性质电势:电势:=/q =/q 标量标量 等势面等势面电势差:电势差:U UABAB=A A-B B=Ep=EpAB/q=w/q=wABAB/q/q电电场场力力 F=EqF=Eq(任任何何电电场场)F=KqF=Kq1 1q q2 2/r/r2 2(真空中点电荷真空中点电荷)电势能电势能Ep=q =q EpABAB=qU=qUABAB电场力的功电场
2、力的功 W=qUW=qUABAB=EpABAB 做功与路径无关做功与路径无关带电粒子在电场中运动带电粒子在电场中运动平衡平衡 直线加速直线加速 偏转偏转电场中的导体电场中的导体 静电感应静电感应 静电平衡静电平衡电容器电容器 电容:电容:C=Q/UC=Q/U电荷间的相互作用力电荷间的相互作用力学问结构学问结构二、库仑定律二、库仑定律1 1、内容、内容真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的真空中两个点电荷之间相互作用的电力,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的连线上。在它们的连线上。2 2、
3、表达式、表达式3 3、条件:、条件:真空中真空中 点电荷点电荷志向模型:当带电体相互间距离远大于其本身志向模型:当带电体相互间距离远大于其本身大小时带电体可看做点电荷大小时带电体可看做点电荷4 4、说明、说明静电力常量静电力常量k=910k=9109 9NmNm2 2/C/C2 2.计算时计算时Q1Q1、Q2Q2的正负号不用代入,库仑力的方向可由两电荷的电的正负号不用代入,库仑力的方向可由两电荷的电性推断性推断两电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力两电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力空气中近似适用空气中近似适用【例例1】两个半径相同的同种金属小球,带电量之比为两个半径相同的同种金属小球,
4、带电量之比为1 7,相距为相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的力可能为原来的A.4/7B.3/7C.9/7D.16/7分析分析:设两小球的电量分别为设两小球的电量分别为q与与7q,则原来相距,则原来相距r时的相时的相互作用力为互作用力为F=7kq2/r2,由于两球的电性未知,接触后相由于两球的电性未知,接触后相互作用力的计算可分两种状况:互作用力的计算可分两种状况:(1)两球电性相同相互接触时两球电量平均分布、)两球电性相同相互接触时两球电量平均分布、每球带电量为每球带电量为4q,则则F1=16kq2/r2=16/7
5、F(2)两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分,)两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分,每球带电量每球带电量3q,则则F2=9kq2/r2=9/7FC、D例例2如图所示,如图所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知上的三个点电荷,已知q1=+310-9C、q2=-410-9C,q3=+310-9C,L1=2cm、L2=1cm,试求作用在,试求作用在q3电荷上的作用力。电荷上的作用力。答案:答案:9.910-4NAA产生的电场产生的电场BB受到的力是受到的力是A产生的产生的电场对电场对B的作用力的作用力BFFB产生的电场产生的电场A受到的力是受到的力是B产
6、生的产生的电场对电场对A的作用力的作用力A考点二:电场强度考点二:电场强度一、电场:一、电场:电荷四周客观存在的一种特殊物质电荷四周客观存在的一种特殊物质电场的基本性质:电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用对放入其中的电荷有力的作用电荷在电场中具有电势能电荷在电场中具有电势能电荷间的相互作用是通过电场来实现的电荷间的相互作用是通过电场来实现的二、电场强度二、电场强度(描述电场的力的性质的物理量)(描述电场的力的性质的物理量)1 1、定义定义放入电场中某点的电荷所受的电场力放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q的的比比值值,叫做该点的电场强度,简称场强。,叫做该点
7、的电场强度,简称场强。表达式:表达式:(普适公式)(普适公式)矢量:方向为正电荷在电场中受到的电场力方向矢量:方向为正电荷在电场中受到的电场力方向表达式中表达式中q q为摸索电荷可正可负为摸索电荷可正可负留意:留意:E与与F、q无关无关,取决于电场本身,取决于电场本身4.4.电场的叠加:电场的叠加:假如有几个点电荷同时存在,它们的电场就相互叠加,形成合电假如有几个点电荷同时存在,它们的电场就相互叠加,形成合电场这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢场这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和这叫做电场的叠加原理量和这叫做电场的叠加原理3.3.匀强电场的场强:
8、匀强电场的场强:电场中两点电场中两点沿电场线方沿电场线方向或两等势向或两等势面间距面间距2 2点电荷电场的场强:点电荷电场的场强:场源电荷场源电荷 4.4.电场的叠加电场的叠加 +Q+Q -Q-QE E1 1E E2 2E E +Q+Q +Q+QE E1 1E E1 1E E2 2E E2 2E E例例1:A为已知电场中的一固定点,在为已知电场中的一固定点,在A点放一电量点放一电量为为q的电荷,所受电场力为的电荷,所受电场力为F,A点的场强为点的场强为E,则,则 A若在若在A点换上点换上q,A点场强方向发生变更点场强方向发生变更B若在若在A点换上电量为点换上电量为2q的电荷,的电荷,A点的场强
9、点的场强将变为将变为2EC若在若在A点移去电荷点移去电荷q,A点的场强变为零点的场强变为零DA点场强的大小、方向与点场强的大小、方向与q的大小、正负、的大小、正负、有无均无关有无均无关D例例2.如图所示如图所示,是在一个电场中的是在一个电场中的a,b,c,d四个点分别引入摸索四个点分别引入摸索电荷时电荷时,电荷所受电场力电荷所受电场力F跟引入的电荷量跟引入的电荷量q之间的关系图线之间的关系图线,下列说法正确的是(下列说法正确的是()该电场是匀强电场该电场是匀强电场a,b,c,d四点的电场强度大小关系是四点的电场强度大小关系是EdEbEaEc这四点的场强大小关系是这四点的场强大小关系是EbEaE
10、cEd无法比较无法比较E的大小的大小B B例例3:电场强度的定义式为:电场强度的定义式为EFqA该定义式只适用于点电荷产生的电场该定义式只适用于点电荷产生的电场BF是检验电荷所受到的力,是检验电荷所受到的力,q是产生电是产生电场的场的电荷电量电荷电量C场强的方向与场强的方向与F的方向相同的方向相同D由该定义式可知,电场中某点电荷所受的电由该定义式可知,电场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比场力大小与该点场强的大小成正比D例例4.对公式对公式E=kQ/r2的几种不同理解,错的几种不同理解,错误的是误的是()A当当r0时,时,EB当当r时,时,E0C某点的场强与点电荷某点的场强与点电
11、荷Q的大小无关的大小无关D在以点电荷在以点电荷Q为中心,为中心,r为半径的球为半径的球面上,各处的电场强度都相同面上,各处的电场强度都相同ACD例例5.如图所示,在如图所示,在y轴上关于轴上关于0点对称的点对称的A、B两两点有等量同种点电荷点有等量同种点电荷+Q,在,在x轴上轴上C点有点电荷点有点电荷-Q且且CO=OD,ADO=600。下列推断正确的是。下列推断正确的是 A.O点电场强度为零点电场强度为零 B.D点电场强度为零点电场强度为零 C.若将点电荷若将点电荷+q从从O移向移向C,电势能增大,电势能增大 D.若将点电荷若将点电荷-q从从O移向移向C,电势能增大,电势能增大DxC-Q+Q+
12、QOAB(BD)(一)、电势差(一)、电势差 1 1定义:定义:电荷电荷q q在电场中由一点在电场中由一点A A移动到另一点移动到另一点B B时,电场力所做的时,电场力所做的功功W WABAB与电荷量的与电荷量的q q的比值的比值 2 2、表达式、表达式3 3、4 4、电势差由电场的性质确定,与零电势点选择无关、电势差由电场的性质确定,与零电势点选择无关 考点三:考点三:电势差电势差 电势电势电场能电场能5 5、电势差可用静电计检测。静电计指针偏角越大,则电势差越、电势差可用静电计检测。静电计指针偏角越大,则电势差越大。大。6 6、电场力做功、电场力做功 该式适用于一切电场该式适用于一切电场
13、电场力做功与路径无关电场力做功与路径无关 计算时可将计算时可将q q、UABUAB的正负代入以推断电场力做功的正负的正负代入以推断电场力做功的正负 7 7、电势差与电场强度关系、电势差与电场强度关系 (1)1)场强方向是电势降低最快的方向场强方向是电势降低最快的方向 (2)(2)匀强电场中匀强电场中 沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 U=Ed 场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势:(3).场强的另一个单位场强的另一个单位V/m这个单位与前面讲过的场强的单这
14、个单位与前面讲过的场强的单位位N/C是相等的是相等的(二)、电势(二)、电势 (描述电场的能的性质的物理量)(描述电场的能的性质的物理量)1 1定义定义 :电场中某点的电势,等于电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移动到参考单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)点(零电势点)时电场力所做的功。时电场力所做的功。2 2、表达式:、表达式:单位:伏特(单位:伏特(V V)3 3、意义:、意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能电荷在那一点所具有的电势能 4 4、相对性:、相对性:电势是电势是相对相对的,只有选择零电势的位置才能确定电势的的
15、,只有选择零电势的位置才能确定电势的值,通常取值,通常取无限远或地球无限远或地球的电势为零的电势为零 5 5、标量:、标量:只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示比零电势高还是低比零电势高还是低 6 6、凹凸推断:、凹凸推断:顺着电场线方向电势越来越低顺着电场线方向电势越来越低7 7、电势与引入电场的摸索电荷无关,它由电场本身确定、电势与引入电场的摸索电荷无关,它由电场本身确定 Epqj=(三)、电势能(三)、电势能 1 1定义:定义:因电场对电荷有作用力而具有的由电荷相对位置确定的能量因电场对电荷有作用力而具有的由电荷相对位置确定
16、的能量 2 2电势能具有相对性电势能具有相对性 通常取通常取无穷远处无穷远处或或大地大地为电势能的零点为电势能的零点 3 3电势能大小电势能大小 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功这点移到电势能为零处电场力所做的功 电势能有正负,其正负表示电荷在该点具有的电势能比零电势能大电势能有正负,其正负表示电荷在该点具有的电势能比零电势能大或小,即其或小,即其正负表示大小正负表示大小4 4电场力做功是电势能变更的量度电场力做功是电势能变更的量度 电场力对电荷做正功,电荷的电势能削减电场力对电荷做正功,电荷的电势能削减
17、 电场力对电荷做电场力对电荷做负功负功,电荷的电势能,电荷的电势能增加增加 写成表达式:若将电荷写成表达式:若将电荷q q从从A A点移至点移至B B点,电场力做功为:点,电场力做功为:例例1.如图示,在匀强电场如图示,在匀强电场E中,一个负电荷在外力作用中,一个负电荷在外力作用下由下由A点运动到点运动到B点,则点,则()A.外力与电场力对电荷做功之和等于电荷电势能的增外力与电场力对电荷做功之和等于电荷电势能的增量与动能增量之和量与动能增量之和B.外力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量与动能外力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量与动能增量之和增量之和C.外力和电场力对电荷做功之和等于电荷动能的
18、增量外力和电场力对电荷做功之和等于电荷动能的增量D.电荷克服电场力所做的功等于电荷动能的增量电荷克服电场力所做的功等于电荷动能的增量E.电荷克服电场力所做的功等于电荷电势能的增量电荷克服电场力所做的功等于电荷电势能的增量BCEEBA例例2.在静电场中,关于场强和电势的说法正确在静电场中,关于场强和电势的说法正确的是的是 A电场强度大的地方电势确定高电场强度大的地方电势确定高B电势为零的地方场强也确定为零电势为零的地方场强也确定为零C场强为零的地方电势也确定为零场强为零的地方电势也确定为零D场强大小相同的点电势不确定相同场强大小相同的点电势不确定相同D例例3.下述说法正确的是下述说法正确的是A在
19、同一等势面上移动电荷,电场力不作功在同一等势面上移动电荷,电场力不作功B等势面上各点场强大小确定相等等势面上各点场强大小确定相等C电场中电势高处,电荷的电势能就大电场中电势高处,电荷的电势能就大D电场强度大处,电荷的电势能就大电场强度大处,电荷的电势能就大A例例4;如图所示,;如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正为匀强电场中一个正六边形的六个顶点,六边形的六个顶点,A、B、C三点的电势分别为三点的电势分别为1V、2V、5V。则下列下列中正确的是:。则下列下列中正确的是:A、D、E、F三点的电势分别为三点的电势分别为7V、6V、3VB、电荷量为、电荷量为1.610-19C的正点电荷
20、在的正点电荷在D点的电势能为点的电势能为1.1210-18JC、将电荷量为、将电荷量为1.610-19C的正点电荷从的正点电荷从E点移到点移到F点,电点,电场力做的功为场力做的功为3.210-19JD、将电荷量为、将电荷量为1.610-19C的负点电荷从的负点电荷从F点移到点移到A点,电点,电荷的电势能削减了荷的电势能削减了3.210-19JABCDEF答案:答案:AB一一.电场线电场线(1)定义)定义:假如在电场中画出一些曲线,使曲线假如在电场中画出一些曲线,使曲线上上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一样,这样每一点的切线方向都跟该点的场强方向一样,这样的曲线就叫做电场线曲线的密疏表示该点
21、场强的的曲线就叫做电场线曲线的密疏表示该点场强的大小大小.(2)电场线的特点)电场线的特点:a.能反映场强的大小和方向能反映场强的大小和方向;b.始于正电荷或无穷远处始于正电荷或无穷远处,最终负电荷或无穷远最终负电荷或无穷远处处,但不闭合但不闭合.c.电场中的随意两条电场线都不相交电场中的随意两条电场线都不相交(或相切或相切).d.电场线和带电粒子的运动轨迹是两回事电场线和带电粒子的运动轨迹是两回事.考点四:电场线考点四:电场线等等势面势面(3 3)几种常见的电场中电场线的分布及特点几种常见的电场中电场线的分布及特点.三、三、电场线电场线 模拟电场线模拟电场线.swf.swf等量异种点电荷的电
22、场等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场等量同种点电荷的电场 匀强电场匀强电场 二、等势面二、等势面电场中电势相等的点构成的面电场中电势相等的点构成的面 形象描述电场中各点电势的状况形象描述电场中各点电势的状况(2 2)、意义:等势面来表示电势的凹凸)、意义:等势面来表示电势的凹凸 (3 3)、典型电场的等势面)、典型电场的等势面 点电荷电场的等势面点电荷电场的等势面匀强电场的等势面匀强电场的等势面(1 1 1 1)、概念:概念:概念:概念:等量异种电荷的等势面等量异种电荷的等势面等量同种电荷的等势面等量同种电荷的等势面连线上从正电荷向负电荷连线上从正电荷向负电荷电势降低电势降低中垂线为等
23、势面且电势为零中垂线为等势面且电势为零同同种种正正电电荷荷连线上电势先降低后上升,连线上电势先降低后上升,中点最低中点最低中垂线上由中点向两边降中垂线上由中点向两边降低,中点最高低,中点最高(4 4)、等势面的特点)、等势面的特点 同一等势面上的随意两点间移动电荷电场力不做功同一等势面上的随意两点间移动电荷电场力不做功 等势面确定跟电场线垂直等势面确定跟电场线垂直 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 等势面密的地方电场强等势面密的地方电场强例例例例1 1。概念辨析:请推断下列说法是否正确。概念辨析:请推断下列说法是否正确。概念辨析:
24、请推断下列说法是否正确。概念辨析:请推断下列说法是否正确.电场线越密的位置,电势越高电场线越密的位置,电势越高电场线越密的位置,电势越高电场线越密的位置,电势越高 ().与零电势点电势差越大的位置,电势越高与零电势点电势差越大的位置,电势越高与零电势点电势差越大的位置,电势越高与零电势点电势差越大的位置,电势越高 ()()()().电势越高的位置,电场强度越大电势越高的位置,电场强度越大电势越高的位置,电场强度越大电势越高的位置,电场强度越大 ()().电荷沿电场线方向运动,电荷所在位置的电势越来越低电荷沿电场线方向运动,电荷所在位置的电势越来越低电荷沿电场线方向运动,电荷所在位置的电势越来越
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