高二物理选修3 1静电场ppt课件.ppt

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1、第一章 静电场,第一节 电荷及其守恒定律,一、电荷：1正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷P22负电荷：把用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷P23相互作用： 同种电荷 ，异种电荷 。思考：为什么自然界没有第三种电荷？,相互排斥,相互吸引,二、起电的三种方式：1.摩擦起电： 两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。P2 实质：电子的转移！2.感应起电：,当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷的现象。P3 实质：电荷的重新

2、分布！3.接触起电： 相互接触的物体带上电荷的现象,实质：电荷从一个物体转移到另一个物体！,二、电荷守恒定律： 大量事实表明：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，电荷的总量保持不变。P4或 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。P4,三、元电荷：1.电量q： 电荷的多少叫电荷量。简称电量。 单位：库仑（符号C）2.元电荷e: 最小的电荷量。 e=1.6010-19C (密立根油滴实验） 电子：e=1.6010-19C 质子：e=1.6010-19C 一切带电体所带电量都是元电荷的整数倍 电荷量是不能连续变

3、化的物理量,3.电子的比荷: 电子的电荷量e与电子的质量me之比.,第一章 静电场,第二节 库仑定律,思考： 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？,1.实验装置：,2.实验方法：控制变量法。,3.通过丝线偏离竖直方向的角度来显示力的大小。,4.结论：距离不变时，电量Q越大，作用力F越大,电量不变时，距离r越大，作用力F越小,一、库仑定律： 真空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正比,与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.电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。1.大小：,静电力常量,k=9.0109Nm2/C2,2.方向：在两电荷的连线上,4.适用条件

4、：真空中（空气中近似成立）点电荷,二、点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。 点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了 简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以 很大。点电荷这个概念与力学中的“质点”类似。,（有电量,没大小的点）,第一章 静电场,第三节 电场强度,用场的观点分析电荷A和B间的相互作用,一 、电场的概念：1、带电体周围客观存在的特殊物质。 具有质量、能量。2、任何带电体的周围都存在电场。3、基本性质：

5、电场对放入其中的电荷有电场力 的作用，这种电荷间的作用总是通过电场 进行的。 静止电荷产生的电场，称为静电场！,场源电荷（源电荷）试探电荷（检验电荷）,研究场源电荷A(电荷量为Q）所产生的电场,二、电场强度：1、定义: 放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它 的电量q的比值，叫做该点的电场强度。2、定义式：3、单位：牛顿/库仑（N/C）,计算时，若电荷是负电荷只需将它的绝对值代入,4、方向： E的方向跟正电荷在该点所受静电力 F 的方向相同，跟负电荷在该点所受静电力 F 的方向相反。E是矢量。5、物理意义： 是描述电场的力的性质的物理量。 能描述该点的电场强弱和方向。,注意：（1） 为定义式，

6、适用于一切电场。,（2）某点的电场强度的大小及方向取决于电场 本身（即场源电荷及这点的位置），与检验电荷 的正负、电量的大小及受到的电场力无关。具有 唯一性。,三、点电荷的电场：1.大小：2.方向： 当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外； 当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内,定义式，适用于一切电场,仅对点电荷的电场适用,q是检验电荷，E与q无关,Q是场源电荷，E与Q成正比,四、电场强度的叠加：1.电场中某点的电场强度为各个点电荷在 该点产生的电场强度的矢量和。P12,2.一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在 外部产生的电场 与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷 产生的电场相同.P12,（rR)

7、,3.电场强度的叠加，应遵循平行四边形法则。五、电场线： 画在电场中的一条条有方向的曲线规定：1.电场线上每一点的切线方向跟该点的场强 方向一致。2.电场线的疏密表示场强的大小,（1）、孤立的点电荷,（2）、两个等量的正、负电荷,等量的异种电荷,电羽带异种电荷,（3）、两个等量的正电荷,电羽带同种电荷,等量的正电荷,1.电场线是假想的,不是真实存在的；2.电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷；3.电场的疏密程度表示场强的大小，越密的地方越强，越疏的地方越弱；4.电场线不相交、不闭合；,等量的正(同种）电荷,(1)连线中点O处的场强为零。,(2)从中点O沿中垂面（线）到无限远，电场线

8、先变密后变疏，即场强先变大后变小,.O,(3)连线的中垂线上各点的场强方向和该直线平行。,等量的异种电荷,（1）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。 连线中点的电场强度最小，但不为零。,（2）连线的中垂面（线）上，场强的方向都相同，且与中垂面）线）垂直。,.O,六、匀强电场: 如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场。,三个自由点电荷的平衡问题：例题： 有两个带正电的小球，电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距L，如果引入第三个小球，恰好使得三个小球只在它们相互的静电力作用下都处于平衡状态，第三个小球应带何种电荷，应放在何处，电荷量又是多

9、少？ 在例题中，若两小球带电荷量分别为Q和-9Q，其他条件不变，则放入的第三个小球的带电性质、带的电荷量及位置如何？,三个自由电荷，在静电力作用下处于平衡状态，则这三个电荷一定在同一条直线上。规律：（1）两边电荷电性相同，中间电荷电性与两边 相反，且靠近电荷量较小的一边；（2）中间电荷电荷量最小。 两同夹一异，两大夹一小，近小远大！,练习： a、b两个点电荷，相距40cm，电荷量分别为9Q和Q，都是正电荷，现引入点电荷c，这时a、b、 c三个电荷都恰好处于平衡状态，试问：点电荷c的性质是什么？电荷量有多大？它放在什么地方？,P3.4(单选)对于摩擦起电现象，下列说法中正确的（ ）A.摩擦起电是

10、用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到另一个物体C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一个带有等量异种电荷D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷,P3.5(单选) 验电器已经带有正电荷，现将另一带正电的导体球移近验电器小球，但不接触，在移近的过程中，验电器的金属箔片间的夹角将（ ） A.减小 B.不变 C.增大 D.增大后再减小,P4.12(双选) 挂在绝缘细线下的两轻质通草球，由于电荷的相互作用或靠近或远离，如图所示，则（ ） A.甲图中两球一定带异种电荷 B.乙图中两球一定带同种电荷 C.甲图中至少有一个带电 D.乙图中两球至少有

11、一个带电,P7.4(单选) 使两个带正电的小球相距一定距离，放在光滑的水平绝缘板上，若同时释放两球，则它们的加速度大小之比将（ ） A.不断增大 B.先增大后减小 C.始终保持不变 D.不断减小,P7.6(单选) 如图所示，用两根细绳，把两个质量相等的小球悬挂在同一点上，两球带同种电荷，但甲球的电荷量大于乙球的电荷量且两球处于同一水平线，则和的关系是（ ）A. B. = C. D.无法判断,P7.9(单选) 两个分别带有电荷量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（ ）A. B.C. D.,

12、P12.4(单选) 关于电场线的以下说法中，正确的是（ ）A.电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的 受力方向相同B.沿电场线的方向电场强度越来越小C.电场线越密的地方同一检验电荷受的电场力就越大D.在电场中凡是有电场线的地方，场强不为零， 不画电场线的区域上各点则无电场,P12.7(单选) 正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动，并且加速度越来越大，那么可以判定，它所在的电场是下图中的哪一个（ ）,第一章 静电场,第四节 电势能和电势,三、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 P182.定义式：3.单位: 伏特(V)4.物理意义：是描述电场能量性质的物理量5.电

13、势具有相对性 6.电势是标量,1 V = 1 J/C,(计算时要代入正负号),7.电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低；根据静电力做功与电势能变化判断; 正电荷运动时： 若电场力做正功，电势能减少，电势减少； -负功，-增加，-增加； 负电荷运动时； 若电场力做正功，电势能减少，电势增加； -负功，-增加，-减少； 根据场源电荷的电场判断; 正电荷电场中电势为正， 负电荷电场中电势为负。,四、等势面：1.定义：电势相等的点所构成的面2.特点：电场线跟等势面垂直；电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面；在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功；等差等势面的疏密反映了电场的强弱；,匀强电场的

14、等势面,正点电荷的等势面,负点电荷的等势面,两个等量正电荷的电场的等势面,若是两个等量正电荷的连线的中点：电势最小； 即沿着连线电势先减小再增大。,若是两个等量负电荷的连线的中点：电势最大； 即沿着连线电势先增大再减小。,.O,两个等量异种电荷的电场的等势面,连线中点的电场强度最小，但不为零。电势则是沿着电场线降低。中点的电势为零。中垂线是一条等势线，其电势为零,问题讨论:两个等势面能相交吗?在等势面上移动电荷,电场力一定不做功?起点和终点在同一等势面上,电场力做不做功?等势面上各点,电场强度一定相等?,一定不能,一定每时每刻都不做功,不做功,不一定,电势和电场强度无必然联系,第一章 静电场,

15、第六节 电势差与电场强度的关系,A,B,d,E,WAB= qEd,又WAB=qUAB,qUAB = qEd,UAB = Ed,+,电荷q从A点移动到B点：,A,C,+,LAC,E,qE,WAC=qELACcos,又 WAC=qUAC,qUAC = qELACcos,UAC = ELACcos,电荷q从A点移动到C点：,= Ed,电荷q从A点移动到B点：,A,B,LAB,E,+,电荷q从A点移动到C点：,A,C,+,LAC,E,qE,UAB = Ed,UAC = Ed,注意（1） d是两点之间在电场方向上的距离,（2）U与d要一一对应,结论一： 匀强电场中，两点间的电势差，等于电场强度与这两点沿

16、电场方向的距离的乘积。结论二： 匀强电场中，电场强度等于两点间的电势差与两点沿电场方向距离的比值。,UAB = E d,C,A,B,沿电场线，电势下降最快,AB间和AC间距离相等,UAB和UAC的大小关系？,UAB UAC,结论一： 匀强电场中，两点间的电势差，等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。结论二： 匀强电场中，电场强度等于两点间的电势差与两点沿电场方向距离的比值。 结论三：沿电场线，电势下降最快。,UAB = E d,电场强度E,此式适用于点电荷所产生的电场。 Q为源电荷。,此式适用于任意电场。q为试探电荷。,此式适用于匀强电场。 d为沿电场线的距离。,电势差U,UAB = E

17、 d,此式适用于匀强电场。d为沿电场线的距离。,此式适用于任意电场。q为试探电荷。,代入公式注意正负号,第一章 静电场,第九节 带点粒子在电场中的运动,带电粒子：1.基本粒子（电子、质子等），一般不计重力2.带电体（液滴、尘埃、小球等），重力不能忽略一、带电粒子在匀强电场中处于平衡状态 处于平衡状态,该粒子带负电,二、带电粒子的加速： 一个质量为m，带正电荷q的粒子，在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动。（不考虑重力）（1）粒子做匀加速直线运动（2）可用公式：动力学：功与能：电学：,E,F,d,当粒子离开电场时的速度：,E,F,d,解二：根据动能定理：,解一：根据牛顿第二定律：,三、带

18、电粒子的偏转（1）带电粒子做类似平抛运动。 在沿平行板面方向（垂直电场强度方向）做 匀速直线运动。 在垂直板面方向（沿电场强度方向）做 初速度为零的匀加速直线运动。,（2）可用公式动力学：平行板面方向:垂直板面方向：功与能：电学：,该粒子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y:,在y轴：,利用同时性，在x轴：,该粒子射出电场时偏转的角度:,在y轴：,利用同时性，在x轴：,偏转角度,根据动能定理：,又电场力做功：,在加速电场中：,在偏转电场中：,不同的粒子进入同一加速电场和偏转电场时，偏移距离y、偏转角度tan与粒子的质量和带电量无关。,示波器的原理,当只有YY偏转电极,且不加电压时.,+,-,当只有YY偏转电极,且加偏转电压时.,当只有XX偏转电极,且不加电压时.,+,-,当只有XX偏转电极,且加偏转电压时.,1,当XX和YY偏转电极同时加偏转电压时.,