物理选修3-1第一章静电场复习

1、静静电电场场库仑定律库仑定律电场的电场的两大性两大性质质电电容容带电粒子带电粒子在电场中在电场中的运动的运动力的力的性质性质能的能的性质性质基本性质：基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用电场对放入其中的电荷有力的作用电场强度：电场强度： 定义、方向、单位、叠加定义、方向、单位、叠加电场线：电场线： 意义、特点意义、特点基本性质：基本性质：电场力做功只与电荷始末位电场力做功只与电荷始末位置有关，与路径无关。置有关，与路径无关。电势、电势能、电势差、电场力做功电势、电势能、电势差、电场力做功等势面等势面加速加速偏转偏转定义式定义式平行板电容器平行板电容器内容、表达式、适用条件内容、表达式、适用

2、条件两种电荷、电荷守恒定律、元电荷两种电荷、电荷守恒定律、元电荷考点一：电荷考点一：电荷 库仑定律库仑定律1 1、两种电荷、两种电荷毛皮摩擦橡胶棒毛皮摩擦橡胶棒丝绸摩擦玻璃棒丝绸摩擦玻璃棒橡胶棒橡胶棒负电负电2 2、元电荷元电荷e=1.6e=1.610101919C C带电体所带电荷量为带电体所带电荷量为e e或或e e的的整数整数倍倍3 3、起电、起电 摩擦起电摩擦起电 感应起电感应起电 接触起电接触起电( (电荷中和电荷中和) )电子的转移电子的转移4 4、电荷守恒定律、电荷守恒定律最早由密立根用实验测得最早由密立根用实验测得比荷比荷带电体所带电荷量与其质量之比带电体所带电荷量与其质量之比

3、 q/m电荷既不能创造，也不能消灭，只能电荷既不能创造，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。从物体的一部分转移到另一部分。一、电荷一、电荷玻璃棒玻璃棒正电正电二、库仑定律二、库仑定律1 1、内容、内容真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它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。次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。221rQQKF 2 2、表达式、表达式3 3、条件：、条件： 真空中真空中 点电荷点

4、电荷理想模型理想模型：当带电体相互间距离：当带电体相互间距离远大于其本身大小时带电体可看远大于其本身大小时带电体可看做点电荷做点电荷4 4、说明、说明静电力常量静电力常量k=9k=910109 9N Nm m2 2/C/C2 2. 计算时计算时Q Q1 1、Q Q2 2的正负号不用代入，库仑力的的正负号不用代入，库仑力的方向可由两电荷的电性判断方向可由两电荷的电性判断空气中近似适用空气中近似适用AA产生的电场产生的电场BB受到的力是受到的力是A产生的产生的电场对电场对B的作用力的作用力BFFB产生的电场产生的电场A受到的力是受到的力是B产生的产生的电场对电场对A的作用力的作用力A考点二：电场强

5、度考点二：电场强度一、电场：一、电场：是电荷周围客观存在的一种特殊物质是电荷周围客观存在的一种特殊物质电场的基本性质：电场的基本性质： 对放入其中的电荷有力的作用对放入其中的电荷有力的作用电荷在电场中具有电势能电荷在电场中具有电势能电荷间的相互作用是通过电场来实现的电荷间的相互作用是通过电场来实现的二、电场强度二、电场强度（描述电场的力的性质的物理量）（描述电场的力的性质的物理量） 1 1、 定义：定义： 放入电场中某点的电荷所受的电场力放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q的的比值比值，叫做该点的，叫做该点的电场强度电场强度，简称，简称场强场强。 表达式：表达式：q

6、FE （定义式）（定义式）矢量：方向为正电荷在电场中受到的电场力方向矢量：方向为正电荷在电场中受到的电场力方向表达式中表达式中q q为试探电荷可正可负为试探电荷可正可负注意：注意：E 与与F、 q无关无关 ，取决于电场本身，取决于电场本身4.4.电场的叠加：电场的叠加： 如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场这时某点的场强等于互相叠加，形成合电场这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和这叫做电场的叠加原理和这叫做电场的叠加原理3.3.匀强电场的场强：匀强电场的场强： dUE 电

7、场中两点电场中两点沿电场线方沿电场线方向或两等势向或两等势面间距面间距2 2点电荷电场的场强：点电荷电场的场强：2rkQE 场源电荷场源电荷适用范围适用范围电荷的意义电荷的意义FEq2QEkr定义式，适用于定义式，适用于一切电场一切电场仅对仅对点电荷的点电荷的电场电场适用适用q是检验电荷，是检验电荷，E与与q无关无关Q是场源电荷，是场源电荷，E与与Q成正比成正比FEq2QEkr：dUE dUE 仅对仅对匀强电场匀强电场适用适用d为沿电场线为沿电场线方向的距离方向的距离考点三：考点三：电势差电势差 电势电势 电场能电场能（一）、电势（一）、电势 （描述电场的能的性质的物理量）（描述电场的能的性质

8、的物理量）1 1定义定义 ： 电荷在电场中某点的电势能与它的电荷电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的量的比值，叫做这一点的电势电势 2 2、表达式：、表达式： 单位：伏特（单位：伏特（V V） 3 3、意义：、意义： 电场中某一点的电势在数值等电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的于单位电荷在那一点所具有的电势能电势能 PEqPEq4 4、相对性：、相对性： 电势是电势是相对相对的，只有选择零电势的位的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取置才能确定电势的值，通常取无限远无限远或地球或地球的电势为零的电势为零 5 5、标量：、标量： 只有大小，没有方向

9、，但有正、负之分，只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低这里正负只表示比零电势高还是低 6 6、高低判断：、高低判断：沿着电场线方向电势越来越低沿着电场线方向电势越来越低7 7、电势与引入电场的试探电荷无关，它由电场、电势与引入电场的试探电荷无关，它由电场本身决定本身决定 （二）、电势能（二）、电势能 1 1定义：定义： 因电场对电荷有作用力而具有的由电荷相对位置因电场对电荷有作用力而具有的由电荷相对位置决定的能量决定的能量 2 2电势能具有相对性电势能具有相对性 通常取通常取无穷远处无穷远处或或大地大地为电势能的零点为电势能的零点 电势能有正负，其正负表示电荷在该

10、点具有的电势能电势能有正负，其正负表示电荷在该点具有的电势能比零电势能大或小，即其比零电势能大或小，即其正负表示大小正负表示大小3 3电场力做功是电势能变化的量度电场力做功是电势能变化的量度 电场力对电荷做电场力对电荷做正功正功，电荷的电势能，电荷的电势能减少减少 电场力对电荷做电场力对电荷做负功负功，电荷的电势能，电荷的电势能增加增加 写成表达式：若将电荷写成表达式：若将电荷q q从从A A点移至点移至B B点，电场力做功点，电场力做功为：为：ABPAPBABABWEEqqqU（三）、电势差（三）、电势差 1 1定义：定义： 电荷电荷q q在电场中由一点在电场中由一点A A移动到另一点移动到

11、另一点B B时，时，电场力所做的功电场力所做的功W WABAB与电荷量的与电荷量的q q的比值的比值 qWUABAB2 2、表达式、表达式3 3、BAABBAABUU)(4 4、电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无、电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关关 5 5、电势差可用静电计检测。静电计指针偏角越大，、电势差可用静电计检测。静电计指针偏角越大，则电势差越大。则电势差越大。6 6、电场力做功、电场力做功 ABABqUW 该式适用于一切电场该式适用于一切电场 电场力做功与路径无关电场力做功与路径无关 计算时可将计算时可将q q、UAB的正负代入以判断电场力做功的正负的正负代入以判断电

12、场力做功的正负 7 7、电势差与电场强度关系、电势差与电场强度关系 （1)1)场强方向是电势降低最快的方向场强方向是电势降低最快的方向 (2)(2)匀强电场中匀强电场中 沿场强方向沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积两点间距离的乘积 U=Ed （3）.场强的另一个单位场强的另一个单位V/m这个单位这个单位与前面讲过的场强的单位与前面讲过的场强的单位N/C是相等的是相等的特点：特点：a a、离点电荷越近，电场线越密，场强、离点电荷越近，电场线越密，场强越大越大b b、以点电荷为球心作个球面，电场线、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在

13、此球面上场强处处与球面垂直，在此球面上场强大小大小处处相等，但方向不同。处处相等，但方向不同。 几种常见电场中电场线的分布及特点几种常见电场中电场线的分布及特点 1 1、正、负点电荷的电场中电场线的分布、正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：特点：a a、沿两点电荷之间的连、沿两点电荷之间的连线，场强先变小后变大线，场强先变小后变大b b、两点电荷连线中、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直与中垂面（中垂线）垂直2 2、等量异种点电荷形成的电场中的电、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布场线分布3 3、等量同种点电荷

14、形成的电场中电场线分、等量同种点电荷形成的电场中电场线分布情况布情况特点：特点：a a、两点电荷连线中、两点电荷连线中点点O O处场强为处场强为0 0b b、两点电荷连线中点附近的电场线非常、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为稀疏，但场强并不为0 0c c、两点电荷连线的中点到无限远电场线、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏先变密后变疏（4 4）、等势面的特点）、等势面的特点 同一等势面上的任意两点间移动电荷电同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功场力不做功 等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直 电场线总是从电势较高的等势面指向电电场线总是从电势较高的等

15、势面指向电势较低的等势面势较低的等势面 等势面密的地方电场强等势面密的地方电场强如何比较电场中任两点的场强大小和如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？方向呢？1、判断电场强度大小的几种方法、判断电场强度大小的几种方法：方法一方法一: 由定义式由定义式E=Fq决定；决定；方法二方法二: 在点电荷电场中，在点电荷电场中，E=kQr2；方法三方法三: 电场线密（疏）处场强大（小）电场线密（疏）处场强大（小）;方法四方法四: 等势面越密场强越大；等势面越密场强越大；方法五：在匀强电场中，场强处处相等；方法五：在匀强电场中，场强处处相等； 。如何比较电场中任两点电势的高低呢？如何比较电场中任两点电势的

16、高低呢？方法一方法一: 根据电场线方向判断，沿着电场线根据电场线方向判断，沿着电场线方向，电势越来越低；方向，电势越来越低；方法二方法二:根据电势差判断，若根据电势差判断，若UAB0，则，则AB方法方法: 根据电场力做功的正负判断，若电场力根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正功，则电势能减少；对移动电荷做正功，则电势能减少；若电场力对移动电荷做负功，则电势能若电场力对移动电荷做负功，则电势能增加；增加；如何比较电荷电势能的大小呢？如何比较电荷电势能的大小呢？考点五考点五 电容器、电容电容器、电容1 1、电容器、电容器构成：两个导体夹一个绝缘体构成：两个导体夹一个绝缘体导体导体极板极

17、板绝缘体绝缘体电介质电介质充、放电充、放电充电充电使电容器带上电荷的过程使电容器带上电荷的过程放电放电使电容器失去电荷的过程使电容器失去电荷的过程两板间的电场中贮存有两板间的电场中贮存有电场能电场能电场能电场能转化为其它形式的能转化为其它形式的能聚笨乙烯电容器聚笨乙烯电容器符号符号电电解解电电容容器器符号符号符号符号可变电容器可变电容器固定电容器固定电容器常用电容器常用电容器2 2、电容（、电容（C C）、定义：、定义： 电容器所带电荷量电容器所带电荷量Q Q与电容器两板间与电容器两板间的电势差的电势差U U的的比值比值、表达式：、表达式：UQC 电容器一极板所带电容器一极板所带电量的绝对值电

18、量的绝对值意义：表征电容器容纳电荷本领的大小；意义：表征电容器容纳电荷本领的大小；由电容器本身结构决定。由电容器本身结构决定。单位：法拉（单位：法拉（F F），常用微法），常用微法（FF）、皮法（）、皮法（pF)pF)1F=101F=106 6 FF=10=1012 12 pFpF额定电压与击穿电压额定电压与击穿电压击穿电压击穿电压加在电容器两端的极限电压，加在电容器两端的极限电压， 超过此电压电介质将被击穿超过此电压电介质将被击穿额定电压额定电压电容器长期工作时所能承受的电压，电容器长期工作时所能承受的电压， 比击穿电压低比击穿电压低平行板电容器的电容平行板电容器的电容kdsC4为电介质的介

19、电常数为电介质的介电常数s s为两极板的正对面积为两极板的正对面积d d为两极板间距为两极板间距影响影响电容电容大小大小的因的因素素3 3、关于平行板电容器的两类问题、关于平行板电容器的两类问题电容器与电源相连电容器与电源相连两极板间电压不变两极板间电压不变电容器充电后与电源断开电容器充电后与电源断开电容器所带电量不变电容器所带电量不变一、基本理论：一、基本理论：带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题，研究方法与力学中相同题，研究方法与力学中相同.只是要注意以下几点：只是要注意以下几点：1.带电粒子受力特点：带电粒子受力特点：(1)重力：重力

20、：重力、电场力重力、电场力有些粒子有些粒子(如电子、质子、如电子、质子、粒子、正负离粒子、正负离子子)，在电场中运动时均不考虑重力；，在电场中运动时均不考虑重力；宏观带电体，如液滴、小球等一般要考虑重力；宏观带电体，如液滴、小球等一般要考虑重力；考点六：带电粒子在电场中的运动考点六：带电粒子在电场中的运动(2)(2)电场力：一切带电粒子在电场中都要受到电场电场力：一切带电粒子在电场中都要受到电场力力F=F=qEqE，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方向取决于电场方向取决于电场(E(E的大小、方向的大小、方向) )和电荷的正负，和电荷的正负，匀强电场中电

21、场力为恒力，非匀强电场中电场力匀强电场中电场力为恒力，非匀强电场中电场力为变力为变力. .2.带电粒子的运动过程分析方法带电粒子的运动过程分析方法（1）运动）运动 性质性质从状态角度从状态角度从轨迹角度从轨迹角度平衡状态平衡状态变速运动变速运动直线运动直线运动曲线曲线(偏转偏转).带电粒子所受电场力为变力，做非匀变速运动。带电粒子所受电场力为变力，做非匀变速运动。 （2）运动类型的决定因素：）运动类型的决定因素： 带电粒子在电场中的运动由粒子的初状带电粒子在电场中的运动由粒子的初状态和受力情况决定。态和受力情况决定。在匀强在匀强电场中电场中带电粒子带电粒子初速为零初速为零或初速度方向平行于或初

22、速度方向平行于场强方向，带电粒子做场强方向，带电粒子做匀变速直线运动匀变速直线运动带电粒子初速方向垂直于电场方向，带电粒子初速方向垂直于电场方向，则带电粒子做则带电粒子做类平抛运动类平抛运动。在非匀强电场中，在非匀强电场中，只能用动能定理解决。只能用动能定理解决。3、带电粒子在电场中运动的处理方法：、带电粒子在电场中运动的处理方法：基基本本方方法法匀强匀强电场电场直线加速直线加速应用应用动能定理动能定理或或牛顿定牛顿定律律结合运动学公式解决结合运动学公式解决偏转偏转可将其与可将其与平抛运动平抛运动进行进行类比分解，应用牛顿定类比分解，应用牛顿定律和运动学公式解决。律和运动学公式解决。非匀强非匀

23、强电场中电场中二、典型问题分析二、典型问题分析加速问题和偏转问题加速问题和偏转问题（一）直线运动情况：（一）直线运动情况：如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压加以电压U U两板间有一个带正电荷量为两板间有一个带正电荷量为q q的带电的带电粒子，它在电场力的作用下，由静止开始从正极粒子，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？由动能定理由动能定理 1/2mv2=qUmqUV2（山东省德州市山东省德州市2008质量检测）质量检测）如图甲所示，在两距离足够大的平行金

24、属板中央有一个静止的电子（不计重力），当两板间加上如图乙所示的交变电压后，下列图像中能正确反映电子速度、位移、加速度和动能四个物理量随时间变化规律的是（ ）A如图所示，在真空中水平放置一对金属板如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和和Y，板，板间距离为间距离为d在两板间加以电压在两板间加以电压U，两板间的匀强电场，两板间的匀强电场的场强为的场强为E=U/d现有一电荷量为现有一电荷量为q的带电粒子以水平的带电粒子以水平速度速度v0射入电场中射入电场中.带电粒子在初速度方向做匀速运动带电粒子在初速度方向做匀速运动 L=V0t t=L/ V0带电粒子在电场力方向做匀加速运动带电粒子在电场力方向做匀加速运动qEF mqEa/带电粒子通过电场的侧移带电粒子通过电场的侧移20222121VLmdqUaty偏向角偏向角LymdVqULVatVVy2tan2000（二）带电粒子的偏转（二）带电粒子的偏转对偏移公式的讨论对