电场的力的性质.ppt

电场的力的性质 知识框架 知识框架 知识框架 1 元电荷 点电荷 1 元电荷 e 1 6 10 19C 所有带电体的电荷量都是元电荷的 其中质子 正电子的电荷量与元电荷相同 电子的电荷量q 1 6 10 19C 2 点电荷 代表带电体的有一定电荷量的点 忽略带电体的大小和形状的理想化模型 整数倍 知识梳理 当带电体间的距离比它们自身的 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 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 知识梳理 大小 忽略不计 知识梳理 2 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不能创生 也不能消失 只能从物体的一部分 到另一部分 或者从一个物体 到另一个物体 在 的过程中电荷的总量保持不变 2 起电方法 摩擦起电 接触起电 3 带电实质 物体带电的实质是 转移 转移 转移 感应起电 得失电子或者电荷的转移 把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离 发现两球间相互排斥 则这两个金属小球原来的带电情况可能是 A 两球原来带有等量异种电荷B 两球原来带有同种电荷C 两球原来带有不等量异种电荷D 两球中原来只有一个带电 针对练习 1 内容 中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成 与它们的距离的二次方成 作用力的方向在它们的连线上 2 表达式 F 式中k N m2 C2 叫静电力常量 真空 正比 反比 9 0 109 知识梳理 3 库仑定律 3 适用条件 中的 在空气中 两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况 可以直接应用公式 当两个带电体的间距远大于本身的大小时 可以把带电体看成点电荷 4 库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定 且同种电荷相互 为 异种电荷相互 为 真空 点电荷 排斥 斥力 吸引 引力 知识梳理 如图所示 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b 壳层的厚度和质量分布均匀 将它们分别固定于绝缘支座上 两球心间的距离为l 为球半径的3倍 若使它们带上等量异种电荷 两球电量的绝对值均为Q 那么 a b两球之间的万有引力F引 库仑力F库分别为 针对练习 两个分别带有电荷量为 Q和 3Q的相同金属小球 均可视为点电荷 固定在相距为r的两处 它们间库仑力的大小为F 两小球相互接触后将其固定距离变为r 2 则两球间库仑力的大小为 针对练习 库仑力作用下的平衡问题 1 使用库仑定律解决平衡问题的注意事项 一是明确库仑定律的适用条件 二是知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律 三是进行受力分析 灵活应用平衡条件 2 电荷的分配规律 1 两个相同的导体球 一个带电 一个不带电 接触后电荷量平分 2 两个相同导体球带同种电荷 先接触再分离 则电荷量平分 3 两个相同导体球带异种电荷 先接触再分离 则其电荷量先中和再平分 3 三个自由点电荷的平衡问题 1 条件 两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零 或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等 方向相反 2 规律 三点共线 三个点电荷分布在同一条直线上 两同夹异 正负电荷相互间隔 两大夹小 中间电荷的电荷量最小 近小远大 中间电荷靠近电荷量较小的电荷 如图所示 悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A 在两次实验中 均缓慢移动另一带同种电荷的小球B 当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上 A处于受力平衡时 悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2 分别为30 和45 则为 A 2B 3C 2D 3 针对练习 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 A A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C A B C电荷量的绝对值相比 B最小D A C两电荷在B处产生的合电场强度为零 针对练习 4 电场 1 概念 电场是一种 它存在于电荷的周围 电荷间的作用是通过 发生的 2 特性 电场的最基本性质是对 有力的作用 3 电场强度 对力的性质的描述概念 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 跟它的 的比值 叫做该点的电场强度 知识梳理 物质 电场 放入其中的电荷 电场力 电荷量 电场强度 1 定义式 E 适用于 是矢量 单位 N C或 2 点电荷的场强 E 适用于计算中的点电荷产生的电场 3 方向 规定在电场中某点的方向为该点的电场强度方向 4 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 任何电场 V m 真空 正电荷 矢量和 知识梳理 所受电场力 针对练习 知识梳理 电场的计算与叠加 1 电场强度三个表达式的比较 如图所示 在某一点电荷Q产生的电场中 有a b两点 其中a点的场强大小为Ea 方向与ab连线成30 角 b点的场强大小为Eb 方向与ab连线成60 角 则关于a b两点场强大小及电势高低 下列说法中正确的是 针对练习 如图所示 位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A B C D 四个点电荷的带电量均为q 其中点电荷A C带正电 点电荷B D带负电 试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和方向 针对练习 2012 安徽高考 如图所示 半径为R的均匀带电圆形平板 单位面积带电量为 其轴线上任意一点P 坐标为x 的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出 方向沿x轴 现考虑单位面积带电量为 0的无限大均匀带电平板 从其中间挖去一半径为r的圆板 如图所示 则圆孔轴线上任意一点Q 坐标为x 的电场强度为 针对练习 1 电场强度是从力的角度反映电场本身性质的物理量 其大小 方向是由电场本身决定的 2 E与试探电荷的正 负以及是否放入无关 3 电场强度的叠加满足平行四边形定则 4 电场强度的方向 沿电场线的切线方向 与正电荷在电场中的受力方向相同 1 对电场强度的进一步理解 规律总结 1 电荷处在电场中一定受到电场力的作用 2 电场力的大小由E与q共同决定 F Eq 3 正电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相同 负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反 2 对电场力的进一步理解 电场线 形象描述电场 1 概念 为了形象地描述 中各点电场强度的强弱及方向 在电场中假想的一些曲线 曲线上每一点的 都跟该点的电场强度方向一致 曲线的 表示电场的强弱 2 特点 电场线是起源于 电荷或无穷远处 终止于无穷远处或 电荷 电场线在电场中不 电场强度较大的地方电场线 电场强度较小的地方电场线 知识梳理 电场 切线方向 疏密 正电荷 负电荷 不相交 不相切 较密 较疏 电场线上每一点的切线方向表示该点的 的方向 沿电场线方向电势逐渐 电场线和等势面在相交处 场强方向 知识梳理 降低 相互垂直 2 几种典型电场的电场线 知识梳理 对电场线的理解及应用 1 孤立点电荷的电场 1 正 负 点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外 内 2 离点电荷越近 电场线越密 场强越大 3 以点电荷为球心作一球面 则电场线处处与球面垂直 在此球面上场强大小相等 但方向不同 2 两种等量点电荷的电场比较 1 判断电场力的方向 正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同 负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反 2 判断电场强度的大小 定性 电场线密处电场强度大 电场线疏处电场强度小 进而可判断电荷受力大小和加速度的大小 3 判断电势的高低与电势降低的快慢 沿电场线的方向电势逐渐降低 电场强度的方向是电势降低最快的方向 4 判断等势面的疏密 电场越强的地方 等差等势面越密集 电场越弱的地方 等差等势面越稀疏 3 电场线的应用 4 电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合 只有同时满足以下三个条件时 两者才会重合 1 电场线为直线 2 电荷初速度为零 或速度方向与电场线平行 3 电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行 如图所示 AB是某电场中的一条电场线 在电场线上P处自由释放一个负试探电荷时 它沿直线向B点运动 对此现象下列判断中正确的是 不计电荷重力 A 电荷向B做匀加速运动B 电荷向B做加速度越来越小的运动C 电荷向B做加速度越来越大的运动D 电荷向B做加速运动 加速度的变化情况不能确定 针对练习 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 针对练习 在电荷量分别为2q和 q的两个点电荷形成的电场中 电场线分布如图所示 在两点电荷连线上有a b两点 则A 在两点电荷之间的连线上存在一处电场强度为零的点B 在负试探电荷从a点向b点移动过程中所受电场力先减小后增大C 在负试探电荷从a点向b点移动过程中电场力先做正功 后做负功D 负试探电荷在a点具有的电势能比在b点具有的电势能小 针对练习 2010 山东高考 某电场的电场线分布如图所示 以下说法正确的是 A c点场强大于b点场强B a点电势高于b点电势C 若将一试探电荷 q由a点释放 它将沿电场线运动到b点D 若在d点再固定一点电荷 Q 将一试探电荷 q由a移至b的过程中 电势能减小 针对练习 b是长为L的均匀带电细杆 P1 P2是位于ab所在直线上的两点 位置如图所示 ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1 在P2处的场强大小为