物理(选修3-1,静电场).pptx

1、一. 静电场,要点透析,一.电荷 1.电荷间存在相互作用，同种电荷 相互排斥，异种电荷相互吸引。 2. 电荷量： 电荷的多少叫电荷量。 单位是：库仑 3. 使物体带电的方法： 摩擦起电、静电感应、接触起电 实质是：电荷的转移 4. 元电荷e： 电子（或质子）的电荷量 e=1.610-19C,5. 点电荷： 是一种理想化模型，若带电体大小与它们之间的距离相比可忽略时，带电体可以看作点电荷。 6. 电荷守恒定律： 电荷既不会创生，也不会消灭，它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，在转移的过程中，电荷的总量不变。,二. 库仑定律： 内容：真空中两个静止点电荷 之间的相互

2、作用力，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。 2. 公式： F=k (Q1Q2)/r2 国际单位制中k=9.0109Nm2/C2 3. 适用条件： (1)在真空中；(2)两个静止点电荷,使用公式计算时，一般将点电 荷电荷量的绝对值代入公式计算力 的大小，然后根据同性电荷相斥、 异性电荷相吸判断方向。,三. 电场的基本概念 电场： (1)电场存在于电荷周围，是能传递 电荷间相互作用力的一种特殊物质 形态。 (2)电场的基本性质： 对放入其中的电荷有力的作用，同 时能使放入其中的电荷具有能量。 2. 电场强度 定义： 放入电场中某一点的电 荷受

3、到的电场力F跟它的电荷量q的 比值中电场强度。,(2) 公式： E=F/q (3) 单位：N/C 或 V/m (4) 电场强度是描述电场的力的性 质的物理量，其大小和方向具有惟 一性，只由电场本身决定。 (5) 电场强度是矢量，其大小按定 义E=F/q计算，其方向规定为正电 荷的受力方向即为该点场强方向。 电场强度满足矢量叠加原理。,几种特殊电场,(6) 点电荷在真空中电场的场强公 式为：E=kQ/r2。Q为场源电荷。,(7) 匀强电场： 在电场的某一区域里，如果各点场 强大小和方向都相同，这个区域的 电场叫匀强电场。匀强电场中 E=U/d，d为沿场强方向的距离。,(8)等量同种电荷电场： 两

4、点电荷连线中点处的场强为零，两点电荷连线 中点O附近电场线非常稀疏，但场强不为零； 从两点电荷连线中点沿中垂面（线）到无限远， 电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小； 关于两点电荷连线中点对称的上、下（或左、右） 两点的场强等大、反向。,(9)等量异种电荷的电场 两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负 电荷，沿电场线方向场强先变小再变大； 关于两点电荷连线中点对称的上、下（或左、右） 两点的场强等大同向。,3. 电场力： (1)定义：电场对放入其中的电荷的作 用力叫电场力。 (2)电场力的方向： 正电荷所受的电场力的方向与电场 强度的方向相同，负电荷所受的电场 力的方向与电场强度的方向相

5、反。 (3)计算公式： F=qE F=kQ1Q2/r2 其中，第一个公式适用于任何电场； 第二个公式适用于点电荷形成 的电场。,4. 电场线： 如在电场中画出一些曲线，使曲线 上每一点的切线方向都跟该点的场强 方向一致，这样的曲线就叫电场线。 电场线不是电场里实际存在的线，是 为了使电场形象化而假想的线。在静 电场中电场线从正电荷（或无穷远） 发出，终止于负电荷（或无穷远）， 是不闭合曲线。电场线不一定是电荷 在电场中受电场力而运动时的轨迹。 电场线的疏密表示电场的强弱，电场 线上某点切线的方向表示该点的场强 方向。电场线不闭合、不相交。沿电 场线方向电势降落最快。,5. 电势能 (1)定义：

6、 电荷在电场中具有的势能叫电势能。 (2)电势能具有相对性，其大小与零电 势能点的选取有关（类似重力势能） (3)电势能可用E=q计算，由于电荷有 正负，电势也有正负，故计算电势能 时，需要带符号运算。 6. 电势与电势能 电势： (1)定义：电荷在电场中某一点的电势 能与它的电荷量的比值叫做这一点的 电势。用符号表示。 (2)公式：=E/q,(3)单位：V，且有1V=1J/C (4)电势是描述电场的能的性质的物理 量。电场中某点的电势由电场本身决 定，与放入电场中的试验电荷无关。 (5)电势是标量，但可以为负值。当电 场中某点的电势为负值时，表示这点 的电势比零电势还低。 电势差： (1)定

7、义：电场中两点间电势的差值叫 做电势差。也叫电压。 (2)公式：UAB=A-B 或 UBA=B-A. (3)单位：伏特（V） (4)电势差反映了电场本身能的性质， 电势差是标量。,(5)电势差UAB还可表示为：UAB=WAB/q， 计算时可将功的正负及q的正负全部代 入。 (6)电势差的值与零电势面的选取无关。 7. 等势面 (1)定义：电场中电势相同的各点构成 的面叫等势面。 (2)等势面的性质： 在同一等势面上移动电荷，电场力 不做功（电势差为零）； 任意两个等势面都不相交； 处于静电平衡状态的导体是等势体， 表面是等势面。,(3)电场线与等势面的关系： 电场线跟等势面垂直； 电场线由电势

8、高的等势面指向电势 低的等势面； 同一电场中，电场线越密的地方， 等势面也越密，匀强电场中等势面是 一组等距平行平面。,四. 电场力做功与电势能的关系： 电场力做功： (1)公式：WAB=qUAB (2)电功由q、UAB 决定，电场力做功与 路径无关 (3)电功是标量，电场力可做正功，可 做负功，两点间电势差也可正可负。 电场力做功与电势能的关系： 电场力做功的过程是电势能和其他 形式的能相互转化的过程。电场力做 正功，电势能减少，电势能转化为其 他形式的能；电场力做负功，电势能 增加，其他形式的能转化为电势能。,且电场力做多少功，就有多少电势能 和其他形式的能发生相互转化，即： WAB=Ep

9、A-EpB 五. 电容 定义：电容器所带电荷量Q与电容 器两极板间的电压U的比值，叫做电容 器的电容（用C表示）。 2. 公式： C=Q/U 3. 单位： 法拉（F） 1F=106F=1012pF 4. 电容的物理意义： 电容C=Q/U是表示电容器容纳电荷,本领的物理量，是由电容器的性质（ 导体大小、形状、相对位置及电介质） 决定的，与电容器是不是带电无关。 5. 平行板电容器的电容C跟介电常数成 正比，跟两极板的正对面积S成正比， 跟极板间的距离d成反比。公式是： C=S/(4kd) 6. 两类问题：,(1)闭合开关，电容器两端的电压恒定， 所以，电荷量 Q=CUU， 而 C= S/(4kd

10、) S/d E=U/d 1/d (2)充电后断开开头，电容器带电量Q 恒定，所以， C= S/(4kd) S/d, U d/ S , E 1/ S 注意： 公式C=Q/C=Q/ U是定义式，对任何电 容器都适用，但C与Q、U无关； C=S/(4kd)是决定式，只适用于平行板 电容器。,六. 带电粒子在电场中的运动 带电粒子的加速： (1)运动状态分析： 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀 强电场，受到的电场力与运动方向在同一 直线上，做匀变速直线运动。加速度： a=qE/m (2)用动能定理分析： 粒子初速度为零，则：qU=1/2mv2 若粒子初速度不为零，则： qU=1/2mv2-1/2mv02 2. 带电粒子的偏转： (1)受力分析：仅受电场力，产生加速度：