第八章 《电场》电场的力的性质.doc

第八章 第八章 电场电场的力的性质一、电荷：1.三种起电方式：使物体带电的过程叫做起电，起电有三种方式：摩擦起电、接触起电、感应起电.2.正负电荷与电荷中和：自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷正负电荷相遇会发生电荷中和现象3.电荷的量度与单位(1)单位：库伦，符号：C.(2)元电荷：质子或电子带电荷量的绝对值，用符号e表示.，元电荷是带电体所带的最小电量单位。(3)电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消灭，它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个部分；在转移过程中，电荷的总量不变4.点电荷(1)概念：点电荷是一种理想化的物理模型，实际是不存在的(2)条件：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状和大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷带电体很小，不一定可视为点电荷，带电体很大，也不一定不能视为点电荷5.库仑定律(1)内容：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间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：Fk，k是静电力常量，其数值为9.0109 Nm2/C2.(3)成立条件：真空中的点电荷二、电场1.概念：电场是一种物质，它存在于电荷的周围，电荷间的作用是通过电场发生的2.特性：电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用和能的作用3.电场强度描述力的性质(1)概念：描述电场的力的性质的物理量试探电荷在电场中某个位置所受的电场力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度（2)定义式：E.(3)单位：电场强度的单位是牛顿/库伦，符号为N/C，另一个单位是伏特/米，符号为V/m,1 N/C1 V/m.(4)矢量性：电场强度是矢量，电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同，负电荷在电场中受电场力的方向与该点电场强度的方向相反(5)决定因素：由电场本身的性质决定，与试探电荷无关(6)点电荷的电场：E.(7)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和4.电场线形象描述电场(1)概念：电场线是为了形象地描述电场而假想的曲线，实际并不存在(2)特点：电场线是起源于正电荷或无穷远处，终止于无穷远处或负电荷电荷；电场线在电场中不相交； 电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏； 电场线上每一点的切线方向表示该点的场强的方向5.匀强电场(1)定义：如果电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这样的电场叫做匀强电场；(2)电场线特点：相互平行、疏密均匀的直线；(3)产生：带有等量异种电荷的平行正对的两金属板之间除边缘外的电场是匀强电场如图所示6.几种典型的电场的电场线【要点】要点一 电荷守恒定律和库伦定律1.电荷的分配规律(1)两个相同的导体球，先接触再分离，则其电荷量先中和再平分（2）绝缘球带点不能中和2.对库仑定律的深入理解(1)Fk，r指两点电荷间的距离对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间的距离(2)两个电荷间的距离r0时，电荷不可视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大例1、 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?例2、两个相同的带电金属小球相距r时，相互作用力大小为F，将两球接触后分开，放回原处，相互作用力大小仍等于F，则两球原来所带电量和电性( )A可能是等量的同种电荷 B可能是不等量的同种电荷C可能是不量的异种电荷 D不可能是异种电荷要点二 电场中的平衡问题1、带电物体的平衡是指物体受静电力和其他力作用下处于静止状态或匀速直线运动状态与力学中相比多了一个静电力，同样遵循所有的力学规律2、处理平衡问题的常用方法正如在之前已经复习过的那样，处理平衡问题，建立力的关系，常用以下几种方法：合成法：若带电体受到三个力的作用，可以根据平行四边形定则求出任意两个力的合力，两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反正交分解法：建立平面直角坐标系xOy，把不在x、y方向上的力沿x、y方向分解，分别列出x、y方向的平衡方程Fx0，Fy0，再结合力的定义式联立求解3、三电荷平衡问题在两个固定点电荷周围放置第三个自由的点电荷，第三个自由的点电荷处于平衡状态时，第三个电荷必位于同种电荷之间或异种电荷外侧，三个电荷共线，且第三个电荷距离大电量电荷远，同时第三个电荷的电量、电荷种类不受限制三个自由的点电荷在一条直线上都处于平衡状态时，两边的为同种电荷，中间的为异种电荷，中间电荷的电量最小，两边与中间距离近的电荷，电量小，距离远的电荷，电量大.OAB例3、如图所示，竖直绝缘墙壁上有一个固定的质点A，在A点正上方的O点用绝缘丝线悬挂另一质点B，OA=OB，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线偏离了竖直方向，由于漏电使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点O的拉力大小（ ）A逐渐减小 B逐渐增大C保持不变 D先变大后变小例4、如图所示，A、B、C分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知A、B之间的距离为L，B、C之间的距离为4L，且每个电荷都处于平衡状态，则下列说法错误的是()AA和B为异种电荷，A和C为同种电荷B如果A为正电荷，则B、C为负电荷CA、B、C电荷量的绝对值相比，B最小DA、C两电荷在B处产生的合电场强度为零例5、质量都是m的两个完全相同、带等量异种电荷的小球A、B分别用长的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2的M、N两点，平衡时小球A、B 的位置如图甲所示，线与竖直方向夹角=30，当外加水平向左的匀强电场时，两小球平衡位置如图乙所示，线与竖直方向夹角也为=30，求（1）A、B小球电性及所带电量Q；（2）外加匀强电场的场强E。要点三对电场强度与电场线的理解 2.对电场强度的理解电场强度是描述电场力的性质的物理量，由电场本身的性质决定，与放入电场中的试探电荷无关电场强度的定义公式只是测量电场中某点的电场强度的一种方法，不是电场强度的决定式，不能认为电场强度与试探电荷所受的静电力成正比，与电荷的电量成反比3.电场线与带电粒子的运动轨迹的比较(1)电场线是形象描述电场的强弱和方向的曲线，由电场的性质决定，与放入电场中的带电粒子等无关，一旦电场确定，电场线的疏密和各点的方向就确定了(2)带电粒子的运动轨迹由带电粒子的初速度和所受的静电力决定，静电力只能决定带电粒子的加速度的大小和方向，带电粒子的加速度方向沿着电场线的切线方向只有在电场线是直线，带电粒子的初速度方向平行电场线或初速度为零的情况下，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合例6、一个负点电荷仅受电场力的作用，从某电场中的a点由静止释放，它沿直线运动到b点的过程中，动能Ek随位移x变化的关系图象如图甲所示，则能与图线相对应的电场线分布图是图乙中的()例7、如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，则()Aa一定带正电，b一定带负电Ba的速度将减小，b的速度将增大Ca的加速度将减小，b的加速度将增大D两个粒子的动能一个增加一个减小要点四电场强度的叠加 1.两等量同种电荷周围电场的叠加(1)电荷之间连线上及其延长线上的电场等量同种点电荷连线上中点的场强为零从连线上中点到点电荷处场强逐渐增大若为等量正电荷，连线上场强方向从正电荷指向连线上中点；若为等量负电荷，连线上场强方向从连线上中点指向负电荷两点电荷连线中点附近的电场非常弱，场强非常小，但不为零在两电荷连线的延长线上，沿着延长线远离电荷场强逐渐减小，若是等量正电荷，场强方向沿着延长线背离正电荷；若是等量负电荷，场强方向沿着延长线指向负电荷(2)电荷之间连线中垂线上的电场(如图所示)两等量点电荷连线中垂线上，场强方向总是沿着中垂线，远离连线中点(等量正电荷)或指向连线中点(等量负电荷)在中垂线上从连线中点到无限远，场强先变大后变小2.两等量异种电荷周围电场的叠加(1)电荷之间连线上及其延长线上的电场等量异种点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿连线从正电荷到负电荷场强先变小后变大，连线中点场强最小在两电荷连线的延长线上，负电荷一侧方向沿着延长线指向负电荷，正电荷一侧方向沿着延长线背离正电荷(2)电荷之间连线中垂线上的电场(如图所示)等量异种点电荷连线的中垂线上，场强方向均相同且总与中垂线垂直在等量异种点电荷中垂线上，与两点电荷连线的中点等距离的各点场强大小相等，连线中点场强最大3.均匀带电球体(球壳)外电场的叠加计算均匀带电球体(球壳)外某点的电场强度，可以认为电荷全部集中在球心，利用公式Ek(r为球外该点到球心的距离，Q为带电球体带电量)进行计算例8、边