《电场中力的性质》PPT课件.pptVIP

,电场,第八章,一电荷：1、正电荷和负电荷：自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷。用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷。2、电荷量：一个物体所带电荷数量的多少叫电荷量。单位：1C1As,3、元电荷e：e=1.6010-19C质子或电子所带的电量就是元电荷元电荷是世界上电最小的电量任何带电体的电量都是元电荷的整数倍4、检验电荷：电量要求：不影响原电场；体积充分小；一定是点电荷。5、电荷间的相互作用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引,6、荷质比(比荷)：带电粒子的电荷量与质量之比称为“荷质比”如电子的电荷量e和电子质量me(me=0.9110-30kg)之比，叫做电子的荷质比，即可以做为物理常量来使用。,二、使物体带电的几种方式1、摩擦起电：两个不同的物体相互摩擦，带上等量异种的电荷。2、接触带电：不带电物体接触另一个带电物体，使电荷从带电体转移一部分到不带电的物体上。两个完全相同的带电金属小球接触时电荷量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分，原带同种电荷的总电荷量平分。,3、感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体相异的电荷，而另一端带上与带电体电荷相同的电荷。,三、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只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，在转移的过程中，电荷的总量不变。,例1：绝缘细线上端固定、下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜.在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图所示.现使b带电，则()A.a、b之间不发生相互作用B.b将吸引a，吸在一起不分开C.b立即把a排斥开D.b先吸引a，接触后又把a排斥开,D,四、库仑定律1、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。2、公式：F:叫做库仑力或静电力，也叫电场力。它可以是引力，也可以是斥力。k:叫静电力常量，,3、适用条件：真空中点电荷点电荷：点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。点电荷很相似于我们力学中的质点,4、理解：（1）在利用库仑定律的公式进行计算时，无论是正电荷还是负电荷，均用电量的绝对值代入式中，计算其作用力的大小。（2）作用力的方向根据：同性相斥，异性相吸，作用力的方向沿两电荷连线方向，进行判定。（3）两个点电荷间的相互作用的库仑力满足牛顿第三定律大小相等、方向相反。,（4）库仑力存在极大值，由公式可以看出，在r和两带电体的电量和一定的条件下，当q1=q2时，F有最大值。（5）如果是多个点电荷对另一个点电荷的作用，可分别对每个点电荷间使用，然后把该电荷所受诸库仑力进行矢量合成,（6）在介质中，电荷间的相互作用比真空小小多少，跟介质有关，空气中的介电常数近似取1，即认为电荷间的相互作用在空气中跟在真空中一样。,例2：两个完全相同的绝缘金属小球A、B，A球所带电荷量为+4Q，B球不带电。现将B球与A球接触后，移至与A球距离为d处（d远远大于小球半径）。已知静电力常量为k，则此时A、B两球之间相互作用库仑力的大小是（）A.B.C.D.,B,例3：三个完全相同的金属小球A、B和C，A、B带电后位于相距为r的两处，A、B之间有吸引力，大小为F.若将A球先跟很远处的不带电的C球相接触后，再放回原处，然后使B球跟很远处的C球接触后，再放回原处.这时两球的作用力的大小变为F/2.由此可知A、B原来所带电荷是_（填“同种”或“异种”）电荷；A、B所带电量的大小之比是_.,异种,61,例4：有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电量-Q，C不带电，将A、B固定，相距r，然后让C球反复与A、B球多次接触，最后移去C球，试问A、B两球间的相互作用力变为原来的多少倍?,F,例5：如图所示的三个点电荷q1、q2、q3，固定在一条直线上，q2和q3的距离为q1和q2距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷量之比q1:q2:q3为（）A（-9）：4：（-36）B9：4：36C（-3）：2：（-6）D3：2：6,A,五、同一直线上三个点电荷的讨论和计算1、为了使电荷系统处于平衡状态，每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等、方向相反。2、根据库仑定律和力的平衡条件：“三点共线，两同夹异，两大夹小，近小远大。”两大夹小也就是说三个电荷，外面两个的电荷量必须大于中间的一个两同夹异，也就是说外面的两个电荷的电性必须相同，并且中间的一个电性与外面的两个相异近小远大是说中间电荷靠近另两个中电量较小的,例6：如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2，且三个电荷都处于平衡状态。（1）如q2为正电荷，则q1为电荷，q3为_电荷。（2）q1、q2、q3三者电量大小之比是：,负,负,例7:在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？,例8：如图所示，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A带电量QA=10q，B带电量QB=q，若小球C上加一个水平向右的恒力，欲使A、B、C始终保持r的间距运动，求：（1）C球的电性和电量QC；（2）水平力F的大小。,例9：已知如图，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法（）A将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B将小球B的质量增加到原来的8倍C将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍,BD,六、电场1、概念：是电荷周围客观存在的一种特殊物质，是电荷间相互作用的媒体。若电荷不动周围的是静电场，若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场，电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。2、电场的基本性质：对放入电场的电荷有力的作用能使放入电场中的导体产生静电感应现象,3、场的提出凡是在有电荷的地方，周围都存在电场在变化的磁场周围也有电场；变化的电场周围存在磁场。电场与磁场是不同于实体的另一种形态物质。4、电场力：放入电场中的电荷受到电场的力的作用，这种力叫做电场力。,七、描述电场力特性的物理量电场强度1、定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。用E来表示。2、定义式：（适用于一切电场）3、单位：牛/库(N/C)伏/米(v/m),4、电场强度是矢量：规定正电荷受电场力的方向为该点的场强方向，负电荷受电场力的方向与该点的场强方向相反。电场线的切线方向是该点场强的方向；电场强度的合成按照矢量的合成法则（平行四边形法则和三角形法则）5、物理意义：电场强度（简称场强）是描写电场强弱和方向的物理量。,6、说明电场强度是从力的角度来反映电场本身性质的物理量定义式即电场内某点的电场强度在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。电场强度的大小、方向是由电场本身决定的，是客观存在的，与放不放检验电荷，以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关，既不能认为与成正比，也不能认为与成反比。检验电荷q充当“测量工具”的作用,7、电场的叠加：几处点电荷同时在某点形成电场时，这点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。8、匀强电场：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称为匀强电场。,对电场强度的四个公式及场的叠加的理解,例10：电场强度E的定义式为E=F/q，根据此式，下列说法中正确的是（）A.该式说明电场中某点的场强E与F成正比，与q成反比，拿走q，则E=0.B.式中q是放入电场中的点电荷的电量，F是该点电荷在电场中某点受到的电场力，E是该点的电场强度.,C.式中q是产生电场的点电荷的电量，F是放在电场中的点电荷受到的电场力，E是电场强度.D.在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中，可以把kq2/r2看作是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，也可以把kq1/r2看作是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小.,答案：BD,例11：关于电场强度，下列说法正确的是()A.以点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强相同B.正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大C.在电场中某点放入试探电荷q,该点的电场强度为,取走q后，该点的场强不为零D.电荷所受到的电场力很大，即该点的电场强度很大,C,例12:有一水平方向的匀强电场，场强大小为9103N/C,在电场内作一半径为10cm的圆，圆周上取A、B两点，如图所示，连线AO沿E方向，BOAO,另在圆心O处放一电量为10-8C的正点电荷，则A处的场强大小为_；B处的场强大小和方向为_.,【答案】0；9103N/C,与原场强方向成45角向右下方.,等量同种电荷和等量异种电荷的中垂线上场强比较,例13:图中a、b是两个点电荷，它们的电量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的左侧？A.Q1、Q2都是正电荷，且Q1|Q2|C.Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|Q2D.Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|Q2|,AC,八、电场线1、概念：为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的弱度。这些曲线就是电场线。第一个用电场线描述电场的科学家是法拉第,2、电场线的特点：（1）电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，并不是真实存在的。（2）切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向（3）疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小电场线越密集，则E越强；电场线越稀疏，则E越弱。（4）匀强电场的电场线平行且等间距直线表示(平行板电容器间的电场，边缘除外),（5）始于正电荷（或无穷远），终止负电荷（或无穷远）从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止（6）任意两条电场线都不相交，不中断，不闭合。,（7）沿着电场线方向，电势越来越低但E不一定减小；沿E方向电势降低最快的方向。（8）电场线等势面电场线由高等势面批向低等势面。（9）由于电场是连续分布于空间，所以各条电场线之间空白处仍有电场不能认为电场为零。,（10）电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。在特殊条件下，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合。这些特殊条件是:电场线是直线；带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上；带电粒子只受电场力作用。以上三点必须同时得到满足。,3、几种电场电场线的分布（1）孤立点电荷周围的电场特点：离点电荷越近，电场线越密，场强越大。在点电荷形成的电场中，不存在场强相等的点若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同,（2）等量异种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点),特点：两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场方向场强先变小再变大。两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直在中垂线（中垂面）上，与两点电荷连线的中点O等距离的各点场强相等。从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场强度一直变小,（3）等量同种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点),特点：两点电荷连线中点O处场强为0，此处无场强。两点电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0.从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小。,（4）匀强电场；场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称为匀强电场，匀强电场中的电场线是等距的平行线，平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两极之间除边缘外就是匀强电场。,（5）点电荷与带电平板,例14:某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则：AEPEQ，UPUQBEPEQ，UPUQCEPEQ，UPUQDEPEQ，UPUQ,2009北京卷16,A,例15:三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点出的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为，则:A.EaEb，abB.EaEb，abC.EaEb，abD.EaEb，ab,2010上海卷,C,例16:两带电量分别为q和q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图中的（）,2009年上海卷,A,解析：根据题意画出等量异种点电荷的电场线分布图，靠近两点电荷电场强度较大，中点的最小，但不是零,例17：下列关于带电粒子在电场中的运动轨迹与电场线的关系的说法正确的是（）A.带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合B.带电粒子只在电场力的作用下，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合C.带电粒子在电场中的运动轨迹可能与电场线重合D.电场线上某点的切线方向与该处的电荷的受力方向相同