高二物理 电场 ppt.ppt

知识结构 一 电荷1 自然界中存在正负两种电荷用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷2 使物体带电的方式摩擦起电 绝缘体 感应起电接触带电射线照射或光电效应 导体 3 电荷守恒定律 带电的实质是得失电子 任何物体的带电量都是元电荷e 1 6 10 19c的整数倍 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 4 比荷 二 库仑定律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 即 其中k为静电力恒量 k 9 0 109n m2 c2成立条件 真空中 空气中也近似成立 点电荷 既带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计 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 不能用球心距代替r 三 电场强度 e描述电场的力的性质的物理量 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 简称场强 这是电场强度的定义式 适用于任何电场 其中的q为试探电荷 以前称为检验电荷 是电荷量很小的点电荷 可正可负 电场强度是矢量 方向与正电荷在该点受的电场力方向相同 点电荷周围的场强公式是 其中q是产生该电场的电荷 叫场电荷 匀强电场的场强公式是 e u d其中d是沿电场线方向上的距离 4 空间某点的场强等于形成该电场的所有电荷在该点产生场强的矢量和 如图在x轴上的x 1和x 1两点分别固定电荷量为 4q和 9q的点电荷 求 x轴上合场强为零的点的坐标 并求x 3点处的合场强方向 两个等量同种电荷a b中间放入一电荷c 仅受电场力作用 由静止开始运动 其轨迹如何 运动性质又如何 如果是a b是二个等量异种电荷呢 a d c b q q 空间有一个匀强电场 半径为r的圆周的中心有一个点电荷q 点电荷q在d点却好静止 1 匀强电场的场强和方向2 b c a三点的合场强 例3 图中边长为a的正三角形abc的三点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 1 静电场的电场线不闭合 不相交 始于正电荷 或无穷远 终于负电荷 或无穷远 电场线的方向与电荷所受电场力方向共线但不见得是电荷的运动方向 四 电势 电势差 电势能1 电势 1 定义 电场中某点的电势 等于单位正电荷由该点移动到电势零点处电场力所做的功 用符号 表示 2 物理意义 描述电场的能的性质强弱的物理量 3 是标量 具有相对性 4 单位 v伏特 2 电势差uab a b 电势差即我们常说的电压 3 电势能由于电荷间有相互作用而产生的由相对位置所决定的势能 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功电势能增加 ep q wab quab q a b epa epb ep 例 如图在等量异种点电荷的电场中 将一个正的检验电荷由a点沿直线移到o点 再沿直线由o点移到c点 在该过程中 检验电荷所受的电场力大小和方向如何改变 其电势能又如何改变 例 将一个电荷量为q 3 10 10c的点电荷从电场中的a点移到b点过程 克服电场力做功6 10 9j 已知a点的电势为 a 4v 求b点的电势 4 场强与电势的关系 1 场强为零的地方 电势不一定为0 2 电势为零的地方 场强不一定为0 3 场强为零的区域内 电势处处相等 4 匀强电场中u ed d为沿场强方向的距离 5 电场线和等势面 注意电场线 等势面的特点和电场线与等势面间的关系 电场线的方向为该点的场强方向 电场线的疏密表示场强的小 电场线互不相交 等势面也互不相交 电场线和等势面在相交处互相垂直 电场线的方向是电势降低的方向 而且是降低最快的方向 电场线密的地方等差等势面密 等差等势面密的地方电场线也密 1 点电荷场 2 匀强电场 4 等量异种点电荷场中点 e 0 0 3 等量同种点电荷场中点 e 0 0 例 已知处于匀强电场中的 abc三个顶点a b c的电势依次为 3v 1v和1v 试在右图中画出通过a点的电场线 问题4 会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹 分析推断带电粒子的性质 例8 图6中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 a 带电粒子所带电荷的符号 b 带电粒子在a b两点的受力方向 c 带电粒子在a b两点的速度何处较大 d 带电粒子在a b两点的电势能何处较大 问题3 会根据给出的一条电场线 分析推断电势和场强的变化情况 例6 如图4所示 a b c是一条电场线上的三个点 电场线的方向由a到c a b间距离等于b c间距离 用ua ub uc和ea eb ec分别表示a b c三点的电势和电场强度 可以判定 aua ub ucbua ub ub uccea eb ecdea eb ec 一 带电粒子的加速 1 在匀强电场中加速 1 根据牛顿定律 a f m qu dm和运动学公式 v2 2ad 2 根据动能定理 qu mv2 2 粒子加速后的速度只与加速电压有关思考 如果初速度不为零呢 2 在非匀强电场中加速 v 已知q m及ab的电势差uab v该如何求 只能由功和能角度去求 根据动能定理 qu mv2 2 二 带电粒子的偏转 d v v0 v y 垂直电场方向做匀速直线运动 平行电场方向做初速为零的匀加速直线运动 1 射出电场时间t 2 电场中加速度a 3 射出电场时垂直电场方向的速度vy 4 射出时的速度v 偏转角 5 偏转量y 6 从射入到射出的位移s 7 s的方向 8 电场力做了多少功 四 静电感应电场中的导体1 静电感应 把电荷移近不带电的导体 可以使导体带电 这种现象叫静电感应 静电感应的结果是 近端带异种电荷 远端带同种电荷 其它部分不带电 例9 带负电的导体a靠近原来不带电的导体bcd b c d三点的带电情况将是 若用手摸一下b 或c d 三点的带电情况又将是 2 静电平衡 将原来不带电的导体放入电场e中 导体中的电子在电场力的作用下定向移动 形成感应电荷 感应电荷也会产生电场e 当e 和e恰好等值反向时 导体内的合电场为零 电荷不再定向移动 这时导体处于静电平衡状态 导体处于静电平衡状态时的三个特点