静电场复习课件ppt.ppt
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1、静电场静电场物理选修3-1电荷电荷守恒定律库仑定律电场电场力的性质电场能的性质场强定义式:点电荷电场场强:匀强电场的场强:电势:电势差:电场力:电势能:形象描述电场线等势面切线方向反映某点场强方向疏密表示场强的强弱电场线垂直于等势面沿场强方向电势降落最快电场线密集处等势面也密应用带电粒子在电场中的1、平衡;2、直线运动;3、偏转电场中的导体:静电感应;静电平衡电容器场强的叠加原理:三种起电方式电电电电 场场场场 力力力力电场强度电场强度电场强度电场强度电电电电 势势势势 差差差差电电电电 势势势势电电电电 势势势势 能能能能电场力的功电场力的功电场力的功电场力的功电场力做电场力做电场力做电场力
2、做功与路径功与路径功与路径功与路径无关无关无关无关试试试试探探探探电电电电荷荷荷荷在在在在场场场场中中中中某某某某点点点点受受受受的的的的电电电电场场场场力力力力与与与与电电电电荷荷荷荷量量量量的的的的比比比比值值值值跟试探电荷无关跟试探电荷无关跟试探电荷无关跟试探电荷无关EF/q和重力与重和重力与重和重力与重和重力与重力势能类比力势能类比力势能类比力势能类比WABEpAEpB试试试试探探探探电电电电荷荷荷荷在在在在电电电电场场场场中中中中某某某某点点点点的的的的电电电电势势势势能能能能与与与与电电电电荷荷荷荷量量量量的的的的比比比比值值值值跟试探电荷无关跟试探电荷无关跟试探电荷无关跟试探电荷
3、无关 Ep/q电场中两点电势电场中两点电势电场中两点电势电场中两点电势之差叫电势差之差叫电势差之差叫电势差之差叫电势差UABABE E数值等于沿数值等于沿数值等于沿数值等于沿匀强电场场强匀强电场场强匀强电场场强匀强电场场强方向单位距离方向单位距离方向单位距离方向单位距离的电势差的电势差的电势差的电势差UEd一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律起起电电的的三三种种方方式式摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触起电接触起电规律:规律:规律:规律:近、远端带上等量的异种电荷近、远端带上等量的异种电荷.(近端感应异种电荷,近端感应异种电荷,远端感应同种电荷远端感应同种电荷)结果结果结果结果:两个相互摩擦
4、的物体带上了等量异种电荷。两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。规律:规律:规律:规律:相同相同金属球平分总电量;金属球平分总电量;不同金属球比例分配不同金属球比例分配电电荷荷的的转转移移电荷守恒定律 电荷既不会创生,也不会消灭,它只电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者能从一个物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。在转从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中,电荷的总量保持不变。移的过程中,电荷的总量保持不变。或:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。起电的三种方式的原因:电荷的转移起电的三种方式的原因:电荷的转移一、电荷及库仑
5、定律一、电荷及库仑定律元电荷元电荷 是指最小的电量是指最小的电量e=1.601019C。点电荷点电荷 是指不考虑形状和大小的带电体。是指不考虑形状和大小的带电体。检验电荷检验电荷 场源电荷场源电荷 一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律内容:内容:真空真空中两个静止中两个静止点电荷点电荷之间的相互作用力之间的相互作用力,与与它们的电荷量的乘积成正比它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方与它们的距离的二次方成反比成反比,作用力的方向在它们的连线上作用力的方向在它们的连线上.电荷守恒定律方向:方向:计算时,若电荷是负电荷只需它的计算时,若电荷是负电荷只需它的绝对值绝对值代入代入在两电荷的连线
6、上在两电荷的连线上,同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引.库仑定律k=9109Nm2/C2,称为静电力常量。,称为静电力常量。一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律AB4q-qd练练习习1:如如图图所所示示,带带电电量量分分别别为为4q和和-q的的小小球球A、B固固定定在在水水平平放放置置的的光光滑滑绝绝缘缘细细杆杆上上,相相距距为为d。若若杆杆上上套套一一带带电电小小环环C,带带电电体体A、B和和C均均可可视视为为点点电荷电荷.求小环求小环C的平衡位置的平衡位置?一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律解:解:AB4q-qd (1)设设C在在AB连连线线的的延延长长线
7、线上上距距离离B为为l处达到平衡,带电量为处达到平衡,带电量为Q,Cl由平衡条件由平衡条件解得解得所以平衡位置在所以平衡位置在AB连线的延长线上距离连线的延长线上距离B为为d处处 一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律练习练习2 2:光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球A A、B B、C C,它们的质量均为它们的质量均为m m,间距均为间距均为r r,A A、B B带等量正电荷带等量正电荷q q.现现对对C C球施一水平力球施一水平力F F的同时的同时,将三个小球都放开将三个小球都放开,如图所示如图所示,欲使得三个小球在运动过程中保持间距欲使得三个小球在运动过
8、程中保持间距r r不变不变,求求:(1)(1)C C球的电性和电荷量球的电性和电荷量.(2)(2)力力F F及小球的加速度及小球的加速度a a.一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律解析解析 设取设取A A、B B、C C系统为研究对象系统为研究对象,由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有:F F=3=3mama.以以A A为研究对象为研究对象,画出其受力图如右图所示画出其受力图如右图所示,A A球受到球受到B B球的库仑斥力球的库仑斥力F F1 1和和C C球的库仑力球的库仑力F F2 2后后,要产生水平向右的加速要产生水平向右的加速度度,故故F F2 2必为引力必为引力,所以所以C C球带负电荷球
9、带负电荷.又由库仑定律得又由库仑定律得答案答案 (1)(1)负电负电 2 2q q (3)(3)一、电荷及库仑定律一、电荷及库仑定律适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义定义式,适用于定义式,适用于一切电场一切电场仅对仅对点电荷点电荷的的电场适用电场适用q是检验电荷,是检验电荷,E与与q无关无关Q是场源电荷,是场源电荷,E与与Q成正比成正比1 1、,和和的区别的区别:仅对仅对匀强电场匀强电场适用适用d为为沿电场线沿电场线方向方向的距离的距离二、电场的描述二、电场的描述【例1】图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q,求该三角形中心O点处的场强大小和方向。ABCOE
10、BEAEC二、电场的描述二、电场的描述1.1.场强的叠加问题场强的叠加问题求场强的叠加问题的方法:求场强的叠加问题的方法:1.补偿法补偿法2.对称法对称法3.极限法极限法4.微元法微元法见小专题(一)见小专题(一)1.1.场强的叠加问题场强的叠加问题二、电场的描述二、电场的描述判断场强的大小与方向判断电荷在电场的受力方向判断电势的高低判断在电场中移动电荷做功的正负判断电荷电势能的大小解释静电感应现象二、电场的描述二、电场的描述2.2.电场线的性质及作用电场线的性质及作用电场线的性质电场线的性质二、电场的描述二、电场的描述【例例2 2】如图如图5 5所示所示,点电荷的静电场中电场线用实线点电荷的
11、静电场中电场线用实线表示表示,但其方向未标明但其方向未标明,虚线是某一带电粒子通过该电场虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹区域时的运动轨迹.a a、b b是轨迹上的两点是轨迹上的两点.若带电粒子在若带电粒子在运动中只受到电场力的作用运动中只受到电场力的作用,根据此图可作出正确判断根据此图可作出正确判断的是的是 ()()A.A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质B.B.a a、b b两点电场强度方向两点电场强度方向C.C.带电粒子带电粒子a a、b b两点处的受力方向两点处的受力方向D.D.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的速度何两点的速度何 处较大处较大图图5 5CD
12、二、电场的描述二、电场的描述练习练习1 1 一负电荷从电场中一负电荷从电场中A A点由静点由静止释放止释放,只受电场力作用只受电场力作用,沿电场线运沿电场线运动到动到B B点点,它运动的速度它运动的速度时间图象如时间图象如图图6 6所示所示.则则A A、B B两点所在区域的电场两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的线分布情况可能是下图中的 ()()图图6 6C二、电场的描述二、电场的描述练习练习2.某电场的电场线分布如图所示,以下说法某电场的电场线分布如图所示,以下说法正确的是(正确的是()A.c点场强大于点场强大于b点场强点场强B.a点电势高于点电势高于b点电势点电势C.若将一试电荷若将
13、一试电荷+q由由a点释放,它将沿电场线运点释放,它将沿电场线运动到动到b点点D.若在若在d点再固定一点电荷点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷,将一试探电荷+q由由a移至移至b的过程中,电势能减小的过程中,电势能减小abcdBD解见下页解见下页二、电场的描述二、电场的描述A.根据电场线疏密表示电场强度大小,根据电场线疏密表示电场强度大小,c点场点场强小于强小于b点场强,点场强,A错误;错误;解:解:B.根据沿电场线方向电势降低(最快),根据沿电场线方向电势降低(最快),a点电势高于点电势高于b点电势,点电势,B正确;正确;C.若将一试电荷若将一试电荷+q由由a点释放,因受力方向点释放,因受力方向
14、沿电场方向(电场线切线),它不能沿电场沿电场方向(电场线切线),它不能沿电场线运动到线运动到b点,点,C错误;错误;D.若在若在d点再固定一点电荷点再固定一点电荷-Q,叠加后电势,叠加后电势仍然仍然a高于高于b,将一试探电荷,将一试探电荷+q由由a移至移至b的过的过程中,因电势降低,所以电势能减小,程中,因电势降低,所以电势能减小,D正确;正确;二、电场的描述二、电场的描述如如何何比比较较电电场场中中任任两两点点的的场场强强大大小小和和方向呢?方向呢?判断电场强度大小的几种方法:判断电场强度大小的几种方法:方法一方法一:公式公式E=Fq决定;决定;F-q图像斜率图像斜率方法二方法二:在在点电荷
15、电场点电荷电场中,中,E=kQr2;方法三方法三:在匀强电场中,场强处处相等;在匀强电场中,场强处处相等;方法四方法四:电场线电场线密(疏)密(疏)处强处强大(小)。大(小)。二、电场的描述二、电场的描述判断电场强度方向的几种方法:判断电场强度方向的几种方法:方方法法一一:根根据据规规定定,正正电电荷荷所所受受电电场场力力的方向的方向即是该点的场强方向;即是该点的场强方向;方方法法二二:电电场场线线上上每每一一点点的的切切线线方方向向即即是该点的场强方向;是该点的场强方向;方法三方法三:电势降低最快的方向电势降低最快的方向就是场强就是场强的方向。的方向。例例 3.两带电量分别为两带电量分别为q
16、和和q的点电荷放在的点电荷放在x轴上,相距为轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线,能正确反映两电荷连线上场强大小上场强大小E与与x关系的是图(关系的是图()AOq-qLExAOq-qLExBLOq-qExCOq-qLExD类型三类型三 电场强度的考察电场强度的考察3、电势、电势差、电势能、电场力的功1.如何比较电场中任两点电势的高低呢?如何比较电场中任两点电势的高低呢?方方法法一一:根根据据电电场场线线方方向向判判断断,沿沿着着电电场场线线方方向向,电电势势越越来越低;来越低;方方法法二二:根根据据电电势势的的定定义义式式=/q,各各物物理理量量都都带带正正负负,正值比零大,零比负值大。正值比
17、零大,零比负值大。方方法法三三:根根据据场场强强方方向向判判断断,场场强强方方向向即即为为电电势势降降低低最最快快的方向的方向.方法四方法四:根据电势差判断,若根据电势差判断,若UAB0,则,则AB2.等势面等势面甲 等量异号点电荷的电场乙 等量同号点电荷的电场丙 正点电荷的电场丁 孤立带电体的电场图1-4-9电场线与等势面分布等势面的性质:等势面的性质:在同一等势面上在同一等势面上各点电势相等,所以各点电势相等,所以在同一等势面上移动在同一等势面上移动电荷,电场力不做功电荷,电场力不做功电场线跟等势面电场线跟等势面一定垂直,并且由电一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势高的等势面指向电势低的
18、等势面。势低的等势面。等势面越密,电等势面越密,电场强度越大场强度越大等势面不相交,等势面不相交,不相切不相切练习练习.如图所示,虚线如图所示,虚线a a、b b、c c是电场中的三个等势面,是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P P、Q Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是()是轨迹上的两点。下列说法中正确的是()A.A.三个等势面中,等势面三个等势面中,等势面a a的电势最高的电势最高 B.B.带电质点一定是从带电质点一定是从P
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