高中物理电场复习(1)ppt课件

1、电场电场一一. . 三种带电方式三种带电方式(1)(1)摩擦起电：摩擦起电：(2)(2)接触起电：接触起电：(3)(3)感应起电：感应起电： 电荷从物体的一部分转移到另一部分电荷从物体的一部分转移到另一部分 元电荷元电荷电子或质子所带的电荷量，电子或质子所带的电荷量，e=1.60 x10-19C是最小电荷量是最小电荷量kgCkgCmee/1076. 11091. 01060. 1113019电子的比荷为：二、库仑定律二、库仑定律 静电力常量：静电力常量：k=9.0k=9.0109Nm2/C2109Nm2/C2221rqqkFq1q2均用绝对值代入，方向另行断定。均用绝对值代入，方向另行断定。真

2、空中空气中近似成立两点电荷之间真空中空气中近似成立两点电荷之间假设是电荷分布均匀的带电球体或球壳，可以看成假设是电荷分布均匀的带电球体或球壳，可以看成电量集中在球心的点电荷电量集中在球心的点电荷三、电场强度三、电场强度1 1、定义：、定义：2 2、单位：、单位：3 3、电场强度是、电场强度是问：把试探电荷拿走，该点场强还存在吗？问：把试探电荷拿走，该点场强还存在吗？显示电场的力的性质的物理量显示电场的力的性质的物理量qFE 牛牛/ /库库N/CN/C 伏伏/ /米米V/mV/m矢量矢量方向：方向：规定电场中某点的场强方向为规定电场中某点的场强方向为正电荷在该点处的受力方向正电荷在该点处的受力方

3、向+QaqFE2rkQqF 22rkQqrQqkqFEq推导真空中点电荷的场强？推导真空中点电荷的场强？结论：结论：真空中真空中2kQEr点电荷场强方向？点电荷场强方向？点电荷场强大小：点电荷场强大小：正点电荷正点电荷电场方向电场方向背叛正点背叛正点电荷中心电荷中心负点电荷负点电荷电场方向电场方向指向负点指向负点电荷中心电荷中心r问问1 1 两个等量异种点电荷连线的垂直平分线两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上上P P 点的电场强度？点的电场强度？+ Q- QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强不断减小结论：从中点到无穷远处，合场强不断减小从从O点到无穷远处，合场强是如何变的？点到无穷

4、远处，合场强是如何变的？O电场强度的叠加电场强度的叠加矢量和矢量和问问2 2 两个等量同种点电荷连线的垂直平分线上两个等量同种点电荷连线的垂直平分线上P P 点的电场强度？点的电场强度？+ Q+ QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强先变大再变小结论：从中点到无穷远处，合场强先变大再变小从从O点到无穷远处，合场强是如何变的？点到无穷远处，合场强是如何变的？O四四. .静电力做功特点？静电力做功特点？只与初末位置有关与途径无关只与初末位置有关与途径无关势能势能 静电力对电荷做正功静电力对电荷做正功, ,电荷的电势能减少电荷的电势能减少 静电力对电荷做负功静电力对电荷做负功, ,电荷的电势

5、能添加电荷的电势能添加WA B = -EP WA B = -EP = EPA- EPB = EPA- EPB 五五. .电势能电势能+Q+-Q电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能: :等于静电力把它从该点等于静电力把它从该点挪动到零势能位置时所挪动到零势能位置时所做的功。做的功。( (通常把离场源无限远处或大地外表的电势能规定为零通常把离场源无限远处或大地外表的电势能规定为零) )EPA=EPA- EP0= WA EPA=EPA- EP0= WA 0 0 正电荷的电场中放入正电荷，电势能为？正电荷的电场中放入正电荷，电势能为？问：假设把离场源无限远处的电势能规定为零那么：问：假设把离场源无限远

6、处的电势能规定为零那么：正电荷的电场中放入负电荷，电势能为？正电荷的电场中放入负电荷，电势能为？负电荷的电场中放入正电荷，电势能为？负电荷的电场中放入正电荷，电势能为？负电荷的电场中放入负电荷，电势能为？负电荷的电场中放入负电荷，电势能为？正正正正负负负负六、电势六、电势1 1、定义、定义pEq( (计算时要代入正负号计算时要代入正负号) )标量式标量式描画电场能的性质的物理量描画电场能的性质的物理量1 V = 1 J/C1 V = 1 J/C2 2、 单位单位: : 伏特伏特(V) (V) 3 3、电势具有相对性、电势具有相对性正点电荷产生的电场电势为正点电荷产生的电场电势为负点电荷产生的电

7、场电势为负点电荷产生的电场电势为假设无限远处电势为零，假设无限远处电势为零， 正正负负问：将正电荷放入正负电荷场中电势能？问：将正电荷放入正负电荷场中电势能？ 将负电荷放入正负电荷场中电势能？将负电荷放入正负电荷场中电势能？ kQrkQr qEp4. 电势的叠加：代数和电势的叠加：代数和问问1 1 两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上P P 点的电场的电势？点的电场的电势？零零+ Q- QOWA B = EPA- WA B = EPA- EPBEPB = = BAqq5. 5. 电场力做功与电势电场力做功与电势变化的关系变化的关系标量式标量式6 6、沿着电场

8、线，电势、沿着电场线，电势降低降低从电场线可知：从电场线可知：1 1、场强大小疏密、场强大小疏密2 2、场强方向该点的切线方向、场强方向该点的切线方向3 3、电势高低沿电场线方向，电势降低；、电势高低沿电场线方向，电势降低； 逆电场线方向，电势升高逆电场线方向，电势升高ABABEEAB特点特点2.2.在同一等势面上的恣意两点间挪在同一等势面上的恣意两点间挪动电荷，电场力不做功动电荷，电场力不做功特点特点4.4.电场线总是从电势较高的等势面电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面指向电势较低的等势面. . 特点特点3.3.等势面一定与电场线垂直等势面一定与电场线垂直, ,即跟场即跟场强的

9、方向垂直强的方向垂直普通来讲，相邻等势面的电势差是一个定值普通来讲，相邻等势面的电势差是一个定值7 等势面等势面特点特点1.1.恣意两个等势面在空间不相交。恣意两个等势面在空间不相交。 画出匀强电场和点电荷电场的等势面画出匀强电场和点电荷电场的等势面匀强电场的等势面匀强电场的等势面点电荷电场中的等势面点电荷电场中的等势面以点电荷为球心的一簇球以点电荷为球心的一簇球面面问：等势面的间问：等势面的间隔一定相等吗？隔一定相等吗？场线密的地方等势面也密场线密的地方等势面也密ABABUBABAU8 8、电势差？、电势差？BAABUU 电荷电荷q q从电场中从电场中A A点移到点移到B B点，点，AB)(

10、BAqPBPAABEEWBAqqBAABqUWqWUABBA即即或或9、静电力做功与电势差的关系、静电力做功与电势差的关系ABqU为标量式，正负号一并带入计算为标量式，正负号一并带入计算电场强度和电势都是描画电场的物理量电场强度和电势都是描画电场的物理量场强相等，电势一定相等吗？场强相等，电势一定相等吗？场强为零，电势一定为零吗？场强为零，电势一定为零吗？电势相等，场强一定相等吗？电势相等，场强一定相等吗？电势为零，场强一定为零吗？电势为零，场强一定为零吗？10、电势差与电场强度的关系、电势差与电场强度的关系EA.BABWEqdABWqUUEddEA.B.Cd d一定沿场强方向，一定沿场强方向

11、，d d是两是两等势面间的垂直间隔。等势面间的垂直间隔。d+问：点电荷场中假设两个相邻的问：点电荷场中假设两个相邻的等势面间电势差相等，为什么等等势面间电势差相等，为什么等势面间距不相等？势面间距不相等？ 假设假设AB=BCAB=BC，UABUAB和和UBCUBC的电势差谁较的电势差谁较大？大？ABC电场线密，等势面密；电场线密，等势面密；电场线疏，等势面疏？电场线疏，等势面疏？EdU UBCUAB求电场力做功的方法：求电场力做功的方法：1 1W=Fs W=Fs 只适用于匀强电场只适用于匀强电场2 2 适用于任何电场适用于任何电场 3 3只需电场力做功时，电势能和动能之只需电场力做功时，电势能

12、和动能之和守恒，可以用动能的变化来求电场力做和守恒，可以用动能的变化来求电场力做功大小功大小BAABABqqqUW把一个不带电的金属导体把一个不带电的金属导体ABCDABCD放到场强为放到场强为E0E0的电场中会怎样？的电场中会怎样？自在电子的定向挪动会不断进自在电子的定向挪动会不断进展下去吗？展下去吗？ 八、静电平衡形状八、静电平衡形状当感应电场的当感应电场的 附加场强附加场强= =外场强外场强 时，自在电子不再定向挪动时，自在电子不再定向挪动在导体内部和外表自在电子不再发生定向挪动的形在导体内部和外表自在电子不再发生定向挪动的形状叫做静电平衡形状。状叫做静电平衡形状。-+处于静电平衡形状下

13、的导体，处于静电平衡形状下的导体，特点特点2 2、电场线与导体外表处处垂直。、电场线与导体外表处处垂直。特点特点1 1、内部的场强处处、内部的场强处处为零。为零。E E附加附加= -E= -E外外施感电荷和感应电荷产生的施感电荷和感应电荷产生的电场叠加的结果电场叠加的结果.施感电荷和感应电荷施感电荷和感应电荷产生的电场叠加的结产生的电场叠加的结果果.特点特点3 3、整个导体是个等势体，它、整个导体是个等势体，它的外表是个等势面。的外表是个等势面。特点特点4 4 导体上电荷的分布具有两个特点：导体上电荷的分布具有两个特点：1导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外外表导体内部没有电荷，电荷只分布在

14、导体的外外表2在导体外表，越锋利的位置，电荷的面密度在导体外表，越锋利的位置，电荷的面密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷越大，凹陷的位置几乎没有电荷实验验证：法拉第圆筒实验实验验证：法拉第圆筒实验均匀球形导体均匀球形导体 静电屏蔽静电屏蔽定义：导体壳或金属网罩无论接定义：导体壳或金属网罩无论接地与否可以把外部电场遮住，使地与否可以把外部电场遮住，使其内部不受外电场的影响，这种景其内部不受外电场的影响，这种景象叫做静电屏蔽象叫做静电屏蔽能否真的外电场能否真的外电场无法进入到网罩无法进入到网罩内部？内部？外面的电场可以不影响到里面的环境，能否也可外面的电场可以不影响到里面的环境，能否也可以使里面的电

15、场不影响到外面的环境？以使里面的电场不影响到外面的环境？外界电场不影响物体，只需用金属罩罩住物体。外界电场不影响物体，只需用金属罩罩住物体。带电物体产生电场不影响外界，要用金属罩罩住物带电物体产生电场不影响外界，要用金属罩罩住物体，金属罩要接地体，金属罩要接地球壳接地球壳接地2.2.内屏蔽和外屏蔽内屏蔽和外屏蔽 九九 电容器电容器 平板电容器平板电容器 构造？构造？ 带电？带电？ 电场？电场？ 参量？参量？ 额定电压额定电压 击穿电压击穿电压 电容电容两块彼此绝缘，平行，两块彼此绝缘，平行，相互接近的金属板组成相互接近的金属板组成+Q-Q一电容一电容UQC UQkdSC4正对面积正对面积板间距

16、板间距表示电容器包容电荷的身手表示电容器包容电荷的身手2 2 平板电容器的电容与哪些要素有关？平板电容器的电容与哪些要素有关？单位单位法拉，简称法法拉，简称法F 1F= 106F = 1012pF 1 1 定义？定义？其中其中C与与Q、U无关，只无关，只取决于电容器的本身取决于电容器的本身 是充溢两板间是充溢两板间空间介质的介电空间介质的介电常数，空气的介常数，空气的介电常数为电常数为1 1二实验探测平行板电容器的电容二实验探测平行板电容器的电容QQ一定一定时时1dUCCdSUCCSUCC如何显示如何显示C C的大小？的大小？kdSC4三、平行板电容器充电后的两种情况三、平行板电容器充电后的两

17、种情况即坚持电容器的两极板与电源相衔接即坚持电容器的两极板与电源相衔接d C Q Ed C Q ES C Q ES C Q E不变不变 C Q E C Q E不变不变插入金属板插入金属板 d C Q E d C Q E 即电容器充电后与电源断开即电容器充电后与电源断开d C U Ed C U E不变不变S C U E S C U E C U E C U E 1. U1. U一定一定2. Q2. Q一定一定dUE CdQdSkdQ4k4平板电容器两平板电容器两板间的场强大板间的场强大小与板上电荷小与板上电荷分布的面密度分布的面密度有关有关插入金属板插入金属板 d C U Ed C U E不变不变

18、电荷面密度电荷面密度1 1、根本粒子：如电子、质子、根本粒子：如电子、质子、 粒子、离子等，除粒子、离子等，除有阐明或明确的暗示以外，普通都不思索重力但并有阐明或明确的暗示以外，普通都不思索重力但并不忽略质量不忽略质量2 2、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有阐明或明确的暗示以外，普通都不能忽略重力阐明或明确的暗示以外，普通都不能忽略重力十十.带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 几类问题几类问题 一一 平衡平衡 二二 沿电场方向射入：沿电场方向射入： 直线运动直线运动求电子从求电子从P P处穿出后的速度处穿出后的速度)(21202v

19、vmqUtmeUvt2advt22mdqUa 设电子刚刚分开金属丝时的速度为零设电子刚刚分开金属丝时的速度为零U2 2、用功能观念分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子、用功能观念分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量动能的增量mdqUmqEmFaadvvt22022022121mvmvqUt1 1、用运动规律分、用运动规律分析析这种分析思绪，仅仅适用于匀强电场这种分析思绪，仅仅适用于匀强电场此方程既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场此方程既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场处置带电粒子在电场中的运动问题的两种解题思绪处置带电粒子在电场中的运动问题的两种解题思绪类平抛运动。类平抛

20、运动。tmdUqtmEqatvy222121tmdUqaty三带电粒子的偏转三带电粒子的偏转0/vlt 飞越电场所用的时间飞越电场所用的时间 0vLt 侧移间隔侧移间隔 20222212121mdvUqLtmdUqaty偏转角偏转角即末速即末速v与初速与初速v0的夹角的夹角 20000tanmdvqULmdvqUtvatvvy出射方向的反向延伸线与入射方向一定交于金属板的出射方向的反向延伸线与入射方向一定交于金属板的 处处L21tg2tanLS21分开电场时的位移方向？分开电场时的位移方向？xytg 分开电场时的速度？分开电场时的速度？带电粒子像是直接从带电粒子像是直接从L/2处射出的。处射出

21、的。2022121mvmvqUEy2021mdvqUL220yvvv四带电粒子先由加速电场加速，再进入偏转电场四带电粒子先由加速电场加速，再进入偏转电场 经电压经电压U1加速后的粒子，垂直于场强方向射入板间间加速后的粒子，垂直于场强方向射入板间间隔为隔为d板间电压为板间电压为U2的偏转电场中的偏转电场中 粒子对入射方向的偏距粒子对入射方向的偏距 1222022421dULUmdvLqUy粒子对入射方向的偏转角粒子对入射方向的偏转角122022tandULUmdvLqU20121mvqU 122arctandULU1222022421dULUmdvLqUy122arctandULU 由上述两式可

22、以看出，经同一电场加速又经同由上述两式可以看出，经同一电场加速又经同一电场偏转后，带电粒子的偏转间隔和偏转角度都一电场偏转后，带电粒子的偏转间隔和偏转角度都仅由加速电场和偏转电场的情况决议，而与带电粒仅由加速电场和偏转电场的情况决议，而与带电粒子本身的性质粒子的质量子本身的性质粒子的质量m、电荷量、电荷量q无关。无关。不分不分问：带电粒子分开电场问：带电粒子分开电场后作什么运动？后作什么运动？假设离极板程度间隔为假设离极板程度间隔为L L处有荧光屏，那么亮斑发生的偏移处有荧光屏，那么亮斑发生的偏移y y？LtgLlY)2(dmvqUlLl20)2(UUdmvqlLl20)2(U留意：假设偏转电

23、压的大小、极性发生变化时，粒子的偏距也随之变化，留意：假设偏转电压的大小、极性发生变化时，粒子的偏距也随之变化，假设偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间假设偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间T l/v0 ，那，那么在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电场处置。因此，当偏转电压么在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电场处置。因此，当偏转电压为正弦波或锯齿波时，延续射入的带电粒子将以入射方向为中心上下偏移，为正弦波或锯齿波时，延续射入的带电粒子将以入射方向为中心上下偏移，随时间而展开的波形与偏转电压波形类似。随时间而展开的波形与偏转电压波形类似。匀速直线运动匀速直线运动l l20

24、tanmdvLqU如偏转电压随时间成正比，如偏转电压随时间成正比，那么亮斑作何运动？那么亮斑作何运动？ 三、示波管的原理三、示波管的原理 示波器是可以用来察看电信号随时间变化情况的一种电示波器是可以用来察看电信号随时间变化情况的一种电子仪器，其中心部分是示波管，它由电子枪、偏转电极和荧子仪器，其中心部分是示波管，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成如以下图所示光屏组成如以下图所示 加在偏转电极加在偏转电极yy上的电压是所要研讨的信号电压，上的电压是所要研讨的信号电压，假设信号电压是周期性的，且周期与扫描电压的周期一样，假设信号电压是周期性的，且周期与扫描电压的周期一样，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。对示波管的分析有以下三