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1、静电场章末复习,物理选修3-1,本章知识结构,电场,电场“能”的性质,库仑定律,电荷守恒定律,电容器,两个性质,两个定律,带电粒子在电场中的运动,平衡,加速,电场“力”的性质,偏转,电势差,电势,电场线,电场强度,一、基本概念,1、起电方式,摩擦起电,接触起电,感应起电,2、元电荷：,1e=1.61019 C 1C=6.251018e,3、比荷：,物体所带电量与物体质量的比值 q/m,4、点电荷：,有带电量而无大小形状的点,是一种理想化模型,电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的这一部分转移到另一部分，在转移过程中总电荷量不变。,二、电荷守恒定律,2、公式：F
2、=k Q1 Q2/r2,k=9109Nm2/c2静电力常量 库仑扭秤,Q1、Q2两个点电荷带电量的绝对值,r两个点电荷间的距离,3、适用条件：真空中的点电荷或电荷分布均匀的球体,4、对库仑定律的理解：,三、库仑定律,1、内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷 量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方 成反比，作用力的方向在它们的连线上。,两电荷间的库仑力是一对作用力和反作用力,r 0时，F,5、应用：,两相同球体接触起电,三点电荷静电平衡,:两球带同种电荷，总电量两球均分,:两球带异种电荷，先中和后，净电荷再均分,两同夹异，两大夹小，近小远大,带电摆球的平衡：,整体法：三力共点（c为两球
3、重心）,m，,摆角与带电量无关,四、电场、电场强度,1、电场是客观存在的一种物质,、电场的基本性质：对放入其中的带电体有力的作用,3、电场强度：矢量,4、单位：N/C V/m,5、公式：E=F/q 定义式 普适E=kQ/r2 计算式 适用于真空中点电荷电场E=U/d 计算式 适用于匀强电场,1、判断电场强度大小的方法。,2、判断电场强度方向的几种方法：方法一:根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向；方法二:电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向；方法三:电势降低最快的方向就是场强的方向。,3、电场强度的叠加：矢量合成法则,，,和,的区别：,例：一对等量异（同）种点电荷Q、-Q连
4、线、中垂线上的场强（相距2L）,E,B,E,B,五、电场线,1、应用：,2、特点：,电场线存在于正负电荷及无穷远（大地）三者之间,从正电荷出发，终止于负电荷,不闭合、不相交、不中断,电场线条数与电荷量成正比,电场线与电荷运动轨迹一般不重合,判断场强的大小与方向判断电荷在电场的受力方向判断电势的高低判断在电场中移动电荷做功的正负判断电荷电势能的大小解释静电感应现象,3、常见电场的电场线：,六、静电平衡,2、静电平衡导体的特点：,净电荷只能分布于导体表面,内部场强处处为0,表面附近的场强垂直于导体表面,导体是个等势体，表面及任何截面是个等势面 导体中没有电流通过，导体两端没有电压,感应电荷的效果：
5、产生附加（感应）场强，削弱（并抵消）外电场，阻碍（并阻止）电荷运动,反证法,例：求感应电荷产生的场强,A,C,A,接地,七、电势,1、定义：,2、单位：伏 1V=1J/C,3、决定因素：生场电荷、位置,4、相对性：零电势的选取，理论上取无穷远，实际上常取大地。,正电荷周围空间电势恒为正。负电荷周围空间电势恒为负。,5、电势高低的判断：沿着电场线方向电势越来越低,正电荷电势能与电势同号 负电荷电势能与电势反号,（标量）三个量都有正负号,ABO ABO,如何比较电场中任两点电势的高低呢？,方法一:根据电场线方向判断，顺着电场线方向，电势越来越低；方法二:根据电势的定义式=Ep/q=-W/q，从电势
6、的物理意义上分析判断;如：将+q从无穷远处移至+Q电场中的某点，外力克服电场力做功越多，则该点的电势越高；方法三:根据场强方向判断，场强方向即为电势降低最快的方向.,方法四:根据电势差判断，若UAB0，则AB,方法一:根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正（负）功，则电势能减少（增加）；方法二:根据公式 Ep=q；WABqUAB计算。,如何比较电荷电势能的大小呢？,等势面,几种典型电场的等势面：一般画等差的等势面,等势面的疏密反映电场强弱1、点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面,等势面,2、等量异种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面,等势面,3、等量同种点电荷电场中的等势面
7、：两簇对称曲面,等势面,5、匀强电场中的等势面：垂直于电场线的一簇平面,4、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,点电荷势场,电偶极势场,电容器势场,电导块势场,综合势场图,1、定义：,八、电势差：（电压）,2、决定式：uab=a-b,单下标或无下标时取绝对值 有下脚标时应注意正负号 uab=uba,3、绝对性：与零势点无关,4、场强与电势无必然联系：,场强相等，电势不一定相等；电势相等，场强不一定相等,场强为0，电势不一定为0；电势为0，场强不一定为0,场强大，电势不一定高；电势高，场强不一定大,5、场强与电势差关系：,-适用于匀强电场,九、电场力的功,1、电场力做功特点：（同重力）,静
8、止的电荷在电场力作用下（或电场力做正功情况）,只决定于起点、终点的电势差，与路径无关,正功电势能减少，负功电势能增加,正电荷：从电势高电势低；负电荷：从电势低电势高不论正负电荷：均从电势能大电势能小,2、电场力做功的计算：,W=Fd=Eqd-匀强,W=qu-通用,可通过功的正负来确定电势的高低及电势差,十、电容器：,平行板,1、定义式：,1，介电常数S正对面积；d极板间距,2、决定式：,3、单位：,法拉（F）微法（F）皮法（pF）,普适通用,1F=106F=1012pF,4、平行板电容器两种充电方式：,U不变,电源保持连接状态,充电后电源切断,若d，E,d，C，Q,Q不变,若d，C，U,E不变
9、,十一、带电粒子在电场中的运动：,牛顿运动定律,动能定理,1、匀变速直线运动：,2、辐射电场中的匀速圆周运动：,电场力与重力垂直竖直面变速圆周运动,3、匀强电场中的圆周运动（考虑重力）,例：单摆（带电小球与绝缘绳）,等效“重力”：,“最低点”：V最大，动能最大，绳子最易断,“最高点”：V最小，临界点，绳子最易弯曲,粒子落在极板上,粒子穿出极板,4、匀强电场中的类平抛运动,F合与V0垂直,（不计重力或重力与电场力共线）,飞行时间由y决定,飞行时间由L决定,粒子先经过加速电场再进入偏转电场,粒子穿出电场后匀速运动打在屏幕上,O,Y,备选例题1、已知如图，带电小球A、B的电荷分别为QA、QB，OA=
10、OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法（）A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍 B.将小球B的质量增加到原来的8倍 C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半 D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质,BD,备选例题2、（考察场强）如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则正确的是（）（1）A、B两点的场强方向相同（2）因为电场线从A指向B，所以EAEB（3）A、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA=EB（4）不知A、B附近的电场线
11、分布状况，EA、EB的大小不能确定A、（1）（2）B、（1）（3）C、（1）（4）,C,备选例题3、如图a所示，直线AB是某点电荷电场中的一条电场线。图b是放在电场线上两点a、b的电荷的电量与所受电场力大小间的函数图像。由此可以判定（）A场源可能是正电荷，位置在点A左侧B场源可能是正电荷，位置在点B右侧C场源可能是负电荷，位置在点A左侧D场源可能是负电荷，位置在点B右侧,AC,备选例题4、如图，一电子沿等量异种电荷中垂线由A-O-B飞过，则电子所受电场力的大小和方向怎样变化（）A：先变大后变小，方向水平向左。B：先变大后变小，方向水平向右。C：先变小后变大，方向水平向左。D：先变小后变大，方向
12、水平向右。,A,是非题,(A)若将放在电场中某点的电荷q改为q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反。（B）若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零。（C）沿电场线方向，场强一定越来越小。（D）若电荷q在A处受到的电场力比B点时大，则A点电场强度比B点的大。（E）电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向。（F）无论什么电场，场强的方向总是由高电势指向低电势。（G）已知A、B为某一电场线（直线）上的两点由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较。,是非题,（A）在电场中，电场强度越大的地方电势越高。（B）若某区域内各点的电场强度均相等，则此
13、区域内各点的电势一定相等。（C）原静止的点电荷在只受电场力时，一定从电势高处向电势低处运动。（D）两个等量同种点电荷连线中点的场强为零、电势不为零。,是非题（并简要说明理由。）（A）电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。（B）检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。（C）把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。,（D）若电场中A、B两点间的电势差为零，则同一点电荷在A、B两点所具有的电势能必定相同。（E）将一电荷匀速地从电场中的一点移至另一点，外力所做的功等于该电荷电势能的变化量。（F）电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小，而电荷的动能不一定减小。,将一个正电荷从无穷远处移入电场中M点，电场力做功为8.0109焦。若将另一个等量的负电荷从无穷远处移入电场中N点，电场力做功为9109焦，则正确的结果是：（A）UMUNU0（B）UNUMU0（C）UNUMU0（D）UMUNU0,练习如图1所示，在点电荷+Q形成的电场中有一个带电粒子通过，其运动轨迹如图中实线所示，虚线表示电场的两个等势面，则 A等势面电势AB，粒子动能EKAEKBB等势面电势AB，粒子动能EKAEKBC等势面电势AB，粒子动能EKAEKBD等势面电势AB，粒子动能EKAEKB,A,
