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文档简介

1、力的性质,库仑定律:基本定律,能量的性质,电场,电位差,势能与W的关系,场强,做正功,减少势能做负功,增加势能,定义公式:Uab=a-b特例:U=Ed(均匀电场),解定义公式:真空点电荷:均匀电场:电场力F=Eq,方向:电场力的方向由正电荷承担, 回顾电场力的本质,电荷守恒定律:电荷既不能产生也不能消灭,它们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部分。 1,两种电荷,基本电荷和点电荷,1,自然界中只有两种正负电荷,2,元素电荷e=1.610-19C,3,点电荷,1。元电荷:电荷e=1.610-19C称为元电荷2。元电荷是电荷单位(1.610-19C是电荷单位),而不是特定

2、电荷3。元电荷的值:e=1.610-19C 4。电子和质子的电荷是e,所有带电体的电荷要么等于e,要么是e的整数倍。例1:当科学家研究原子、原子核和基本粒子时,为了方便起见,他们经常使用亚电荷作为电量的单位。下列陈述是正确的:(a)质子或电子被称为间电荷b,1.6010-19C的电量被称为间电荷c,电子具有最小的负电荷,其电量的绝对值被称为间电荷d,质子具有最小的正电荷,1。点电荷:如果带电体之间的距离远大于它们自身的大小,那么带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计,这样的带电体可以视为点电荷。点电荷是一种理想化的带电体模型。当带电体之间的距离远大于带电体的尺寸,从而可以忽略带电体的

3、形状和尺寸对作用力的影响时,这种带电体可以视为点电荷。库仑定律:在真空中,两点电荷之间的力与它们的电量成正比,与它们之间距离的平方成反比,力的方向在它们的连线上。f:库伦力Q1Q2:点电荷的电量R:点电荷之间的距离恒定静电力:(1)库仑定律适用于真空中的两个静态点电荷,或者一个均匀带电的球体和一个均匀带电的球体层。均匀带电球体和均匀带电球体层的库伦力可以认为电荷集中在球体的中心,公式中的距离r是两个球体中心之间的距离。(2)注:1)用库仑定律计算时,用绝对值代替电量,根据“同种电荷排斥,不同电荷相互吸引”的定律定性地确定作用力的方向。3)利用库仑定律,我们应该统一使用国际单位。下面的陈述是正确

4、的:(1)点电荷是一个小体积的带电体(2),点电荷是一个小体积的带电体(3),可以知道当r0,F,d时,静电力常数的值是通过实验得到的。例1,质量和电荷分别为m1和m2,q1和q2的两个球用绝缘线悬挂在同一点。它们静止后,位于同一水平面上,细线与垂直方向的夹角分别为例2。如图29-3所示,带电球a和b的电荷是QA,QB,OA=OB,它们都用长l线悬挂在o点。当a和b之间的距离为d时,AB之间的距离在平衡状态下减少到d/2。可以采用以下哪种方法:A .将球A和球B的质量增加2倍;将球B的质量增加8倍;将球甲和球乙的电荷减半;将球甲和球乙的电荷减少一半,球乙的质量增加2倍。起初,a的加速度是a,一

5、段时间后,b的加速度也是a,速度是v,这时,a的加速度是。a/2。如实例4所示,q1、q2和q3分别代表直线上的三点电荷。已知q1和q2之间的距离是l1,q2和q3之间的距离是l2,并且每个电荷都处于平衡状态。(1)如果q2带正电,q1为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)Q1、q2、q3的电量之比是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。分析和解答(1)每个电荷都是平衡的,也就是说

6、,要求每个电荷的合力为零,所以q2是正电荷,显然Q1和q3应该是负电荷。(2)基于库仑定律,建立了平衡方程:用库仑定律求解三种自由电荷的平衡问题时,可以得出“同一条直线,大的线夹小,相同的线夹不同,近的电荷小,远的电荷大”,即三种电荷必须在同一条直线上,中间的电荷小,这与后面的两种电荷不同。实践:三点电荷q1、q2和q3固定在一条直线上,q2和q3之间的距离是q1和q2的两倍,静电力对q1、q2和q3每个电荷的合力为零,如图所示,由此可以判断三个电荷Q1、Q2和Q3的电量比为(A)-94-36 B9436 C-326 D326,电场线的电场强度,以及电场电荷的周围环境。电荷之间的相互作用是通过

7、电场实现的。特殊性无形,无形,无法衡量,可以叠加。物质电场是一种客观物质,它对电场中的电荷有很大的影响。电场的基本性质是它对置于其中的电荷施加一个力。这个力叫做电场力。1.电场:电场强度:1。两个基本概念:场源电荷和测试电荷。场源电荷:产生电场的电荷。测试电荷:置于我们研究的电场中的电荷,用于测试电场的性质。检查收费必须满足的条件是:(1)点收费;(2)功率足够小。电场强度(简称场强)由符号e表示,它是一个矢量。Size:测试电荷在电场中某一点施加的电场力与测试电荷的电量q之比,称为电场中该点的电场强度大小,即方向:定义为与该点的正电荷力方向相同。EF/q电场强度的单位是N/C。第二,电场和电

8、场强度,适用于所有情况,只适用于点电荷产生的电场,检查电荷,场源电荷,方向:电场力作用于正电荷的方向,-根据电场强度的定义,该点的电场强度为E=Fq,所以下面的说法是正确的:a如果去掉检查电荷,该点的电场强度为零;b .如果在该点放置的检验电荷数量为2q,则该点的电场强度为E/2c;如果在这个点上放置的检测电荷的数量是2q,那么这个点上的电场强度是2E D。那么当人很小时,这个点上的电场强度仍然是E。以下表述中的错误是:A是在一个以点电荷Q为中心,R为半径的球面上,而且各处的电场强度都是一样的。在点电荷Q的电场中的某一点,放入另一个带有电荷Q的点电荷,那么Q接收的电场力为,该点的电场强度为。电

9、场强度是描述电场力性质的物理量。它仅依赖于电场本身来确定电场中D点电荷所施加的电场力的大小和方向,这不仅与电场有关,而且与点电荷的数量和性质有关。例2在X轴上有两个点电荷,一个带正电荷Q1,一个带负电荷Q1 Q2=2q 2。当用E1和E2表示两个电荷产生的场强时,则在轴上:AEl=E2。有两个点的组合场强为零BEl=E2,一个点的组合场强为零,另一个点的组合场强为2E CEl=E2。有三个点的组合场强为零,2E DEl=E2,一个点的组合场强为零,另一个点的组合场强为2e2。(5)电场线不能相交,因为在电场的任何一点上只有一个正电荷受力。1)电场线是虚构的,不是真实的,对于单点电荷,正电荷假设

10、在无穷远处有负电荷,电场线在此处结束;负电荷是一样的。(3)电场线的密度表示电场的强度。(4)电场线各点的切线方向与该点正电荷的应力方向一致。例1:正电荷Q在电场力的作用下从P加速到Q,并且加速度越来越大,所以可以得出它所处的电场如下图所示。(),D,例2,AB是图A中点电荷电场中的电场线,在图B中,它是由放置在电场线上的点A和B处的测试电荷施加的电场力的大小和它们的电荷之间的函数关系。因此,可以知道:(A)场源电荷位置在点A的左侧B,场源电荷位置在A和B之间,场源电荷位置在点B的右侧D。如图所示,质量为m的球用绝缘细线悬挂在O点,并置于均匀电场中,该电场在图中所示的位置处于平衡状态。均匀电场

11、的场强是E,方向是水平向右,所以1)球的充电特性是什么?费用是多少?2)如果线此时被切断,球在电场中的轨迹是什么?球的加速度是多少?分析:G,F,T,T,带正电,直线,电场能的性质,力,库仑定律:基本定律,能量的性质,电场,电位差,电场力作功,电势能与W的关系,场强,做正功,求: W=Uq(适用于任何电场)W=FScos(均匀电场),定义公式:真空点电荷:均匀电场:电场力F=Eq,正电荷施加电场力的方向, 一、电势能的定义电场中的带电物体在电场力的作用下也有做功的能力,所以它也有能量,这种能量叫做电势能。电势能是标量,用符号w表示,单位是j。重力势能与重力场中物体的质量和位置有关,类似于电势能

12、,它与电场中带电体的电荷量和位置有关。 势能变化与电场力做功的关系(1)当电场力做功时,势能减小。(2)当克服电场力做功时,势能增加。(3)势能的变化等于电场力的绝对值。2.电位差,电场中电荷在电场力的作用下做功越多,这两点之间的“电位差”就越大。UABWAB/q电位差是标量,符号U,单位是V,1V=1J/C,电位是标量,符号是。与高度相似,势也具有相对性,势的值与零势点的选择有关。通常,在理论研究中,无穷大被认为是零电势点,而在实际研究中,地球被认为是零电势点。势能:(1)势能不仅与电场有关,还与输入的电荷有关,这类似于重力势能。(2)电位差与电荷无关,只取决于电场的性质。对于某个电场,两点

13、之间的电位差是恒定的。(3)电位差的计算是一个标量运算,应注意符号的替换。在计算中,W和U的脚应该对应于WAB=夸布巴=量子位。(1)选择不同的零电位点,电场中各点的电位值不同。(2)电势沿着电场线的方向越来越低。(3)对于公式的应用,上述三个公式中的所有物理量都是通过绝对值计算的。上述公式中的所有物理量都可以用正负符号来计算,这样可以简化讨论。第二,必须记住几个结论:1 .电场中正电荷受电场力的方向与电场强度的方向一致;电场的方向两点A和B之间的电位差是多少?(2)A点的潜力是什么?(3)势能变化了多少?电场强度可以用电场线形象地表示,电场中的电势也可以用等电位面形象地表示。电场中电势相等的

14、一组点称为等电位面。(1)点电荷电场:等电位面是一族以点电荷为球心的球面,如图所示。(2)不同点电荷数量相等的电场:如图所示的等电位面,连接两个电荷点的垂直面为等电位面。(2)等电位面的性质:1 .当电荷沿同一等电位面移动时,电场力不起作用;2.电场线垂直于等电位面,从高电位的等电位面指向低电位的等电位面;3.两个不同电位的等电位面不能相交;电场力(F=Eq),电场强度(e),移动电荷q做功;势能变化WAB=qUAB,电位差电位差与电场强度之间的关系:U=Ed,在均匀电场中,沿场强方向两点之间的电位差等于场强与这两点之间距离的乘积。在均匀电场中,场强在数值上等于沿场强方向每单位距离的电位差。沿

15、着电场的方向,电势降在任何相同的距离上都是相等的。电位下降的方向必须是场强的方向。在两个相同距离的点上,当电位差较大时,场强也较大。在例3中,图中的实线表示电场中带正电的粒子通过点电荷Q的运动轨迹,虚线表示电场中的两个等电位面。如果甲的电势和乙的电势都是,1。等电位面甲和乙之间的尺寸关系是什么?2.粒子在点A和点B的动能之间有什么关系?3.如果粒子质量是m,它在B点的速度是v,它在A点的速度是多少?分析:在电场中运动的粒子也遵循动能定律,即实践中,如图所示,A、B、C代表点电荷电场力的三个等势面,它们的电势分别为U、2U/3和U/4。带电粒子从等电位面A的某处释放后,它只在电场力的作用下运动。假设它通过等电位面b时的速度是v,它通过等电位面c时的速度是多少?电场,电场线,等电位面,场强,电势,电场力,电势能,V0 a,运动情况,电场力做功,Fs夹角,电场知识网络图,2。必须记住几个结论:1 .电场中正电荷施加的电场力方向与电场强度方向一致;负电荷上电场力的方向与电场强度的方向相反。2.做正功的电场力的势能减小,做负功的电场力的势能增大;电场力所做的功等于势能的变化。3.电势沿着电场线逐渐

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