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第一章 电场 直流电路
要使一个原本不带电的物体带上电荷,你会采用哪些方法?
你能解释起电的原因吗?
物体带电实际上就是物体失去电子或获得多余电子的过程。
物体因得失电子而带电荷。 失去电子带正电;得到电子带负电。
电荷既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
①电荷量(简称:电荷)
定义:电荷的多少,用符号Q或q表示 单位:库仑(简称:库)用符号C表示
②元电荷
定义:物体所带电荷的基本单元(等于电子所带电荷量的多少),用符号e表示
物体所带电荷量都是电子所带电荷量的整数倍
e=1.6×10-19C
1C= e
6.25×1018
如a所示,使两个小球带上异种电荷,可以看到什么现象?
如b所示,使两个小球带上同种电荷,又可以看到什么现象?
结论:电荷之间有相互作用,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
把一带正电的物体放在A处,把带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置,比较小球在不同位置受到排斥力的大小?
G
T
带电小球受力情况:
F电=Gtanθ
偏角θ越大,小球受到的排斥力越大
结论:电荷之间的相互作用力,随着距离的增大而减小,随着电荷量的增大而增大。
带电体没有相互接触也发生了力的作用,它是通过什么发生的呢?
电荷周围存在电场,电荷通过电场发生相互作用
磁体没有相互接触却发生了力的作用,它是通过磁场发生的。
③ 电场的基本性质:对放入电场的电荷有力的作用,这种力叫做电场力。
电荷之间是通过电场发生相互作用的。
② 电场:电场是电荷周围存在的一种特殊物质。
①
把一带正电的物体放在A处,把带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置,发现小球在不同位置所受电场力的大小不同。
同一个电荷在电场中的不同位置所受的电场力往往是不同的,这反映了各点电场的强弱不同。
物理学中用电场强度(符号:E)来表示某点电场的情况(大小、方向)。
① 电场强度:电场中某点处电荷所受的电场力F跟它所带的电荷量q的比值。用符号E表示。
② 定义式:
③ 单位: N/C或V/m
如果1 C的电荷在电场中的某点受到的电场力是1N,这一点的电场强度就是1N/C
④ 方向:物理学中规定,跟正电荷在某点所受的电场力方向相同。
根据规定:负电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向相反。
⑤E的物理意义:描述该点的电场强弱和方向
(1) 为定义式,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。
(3)电场力: F= E q
例1 一个电荷量为4.0×10-8C的正电荷在电场中某点所受的电场力为6.0×10-4N,求该点的电场强度。若将一电荷量为2.0×10-8C的负电荷置于该点,该点电场强度是否变化?求它所受的电场力大小和方向?
解: 根据电场强度的定义式有
因为某点的E的大小及方向取决于电场本身,与检验电荷无关。所以该点电场强度不变。负电荷所受电场力的大小为:
F=E q=1.5×104N/C×2.0×10-8C=3.0×10-4N
力的方向与该点电场强度方向相反。
带电体周围电场强度不同
我们用磁感线形象地描述磁场:
法拉第提出用电场线来表示电场的方法
电场线是人们假想存在的曲线。切线方向表示电场强度的方向。
(1)定义: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电场强度方向一致,这样的曲线就叫做电场线。
①电场线的切线方向表示电场强度的方向 。 ②用电场线的密疏,表示电场强度的大小。 ③电场线总是从正电荷出发,终止于负电荷或无穷远。如果只有负电荷,则电场线来自无穷远,终止于负电荷 。 ④电场线不相交也不闭合。
⑤电场线为直线时,电场线方向与电场强度方向相同。
例2 某电场的电场线分布如图示,A、B、C是电场中的三个不同位置点,试完成下列问题:
(1)哪一点的电场强度大呢?
(2)画出各点场强的方向;
(3)画出B点处放入一个负的点电荷时,受到的电场力的方向。
(1)电场线越密,电场强度越大。所以A点场强最大
(2)
(3)
例题2解析:
(2)特点: ① 各点电场强度的大小方向都相同 ② 匀强电场的电场线是间距相等的平行直线
如:带等量异种电荷的金属板平行正对放置之间的电场。
(1)定义:在电场中的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场。
1. 电荷之间的相互作用:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。电荷之间的相互作用力,随着距离的增大而减小。
2. 电场:电荷周围存在电场,电荷之间是通过电场发生相互作用的
3. 电场强度:电场中某点处电荷所受的电场力F跟它所带的电荷量q的比值。用符号E表示。
定义式:
方 向:物理学中规定,跟正电荷在某点所受的电场力方向相同。
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。
4. 电场线:电场线是人们假想存在的曲线。
①电场线的切线方向表示电场强度的方向 。 ②用电场线的密疏,表示电场强度的大小。 ③电场线总是从正电荷出发,终止于负电荷或无穷远。如果只有负电荷,则电场线来自无穷远,终止于负电荷 。
④电场线不相交也不闭合。 ⑤电场线为直线时,电场线方向与电场强度方向相同。
5. 匀强电场:在电场中的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场。
特点:
①各点电场强度的大小方向都相同
②匀强电场的电场线是间距相等的平行直线
1. 在电场中A点放一个+2×10-2C的电荷,受到的电场力为4×10-6N,把电荷拿走后,A点的场强为( )
A. 0 B. 2 × 10-4 N/C C. 5× 10-3N/C D. 无法确定
B
2. 电场中某点置试探电荷q,其所受电场力为F,则下列说法不正确的是:( )
A.该点的场强大小为F/q; B.若移走该试探电荷,该点的场强大小为F/q;
C.若在该点换上2q的试探电荷,该点的场强大小仍为F/q; D.若移走该试探电荷,该点的场强大小为零;
D
3. (多选)关于电场线,下列说法正确的是 ( )
A.电场线上每一点的切线方向都和该点场强方向一致
B.没有画电场线的地方,场强肯定为零
C.电场线是非封闭曲线,始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远
D.沿着电场线的方向电场强度越来越小
A C
4. (多选)如图展示了某个电场的电场线,针对这个电场,下列说法正确的是( )
A.B点的场强最小
B.C点的场强最小
C.A点的场强最大
D.B点的场强为零
B C
5.(多选) 如图是点电荷电场中的一条电场线,下面说法正确的是( )
A.A点场强一定大于B点场强
B.在B点释放一个电子,将一定向A点运动
C.这点电荷一定带正电
D.正电荷运动中通过A点时,其受电场力方向一定沿AB方向
BD
重点
探究描述电场强弱的物理量。
理解电场、电场强度的概念,并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
难点
探究描述电场强弱的物理量。
在干燥天气的黑夜里脱去化纤衣服时会看到火花、听到僻啪声;实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电;很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电;运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着,这样可以把电荷引入大地,避免放电时产生的火花引起爆炸;飞机轮胎用导电像胶制成,可以避免着陆时机身积累电荷。
静电在工业和生活中有很重要的用途,有时又会带来很多麻烦,需要防止。
电荷在导体表面的分布是不均匀的:突出的位黄.电荷比较密集.平坦的位置,电荷比较稀疏。 尖端放电:导体尖锐部位的电荷特别密集.尖端附近的电场就特别强,会放出电荷。
1753年,富兰克林发明了避雷针,避雷针的原理就是尖端放电。带电云层靠近建筑物时,同号电荷受到排斥,流人大地,建筑物上留下了异号电荷。当电荷积累到一定程度时,会发生强烈放电现象.可能产生雷击。
如果建筑物安装了避雷针,在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出.这样,带电云层与避雷针形成通路,而避雷针又是接地的,避雷针就可以把云层上的电荷导入大地,保护建筑物.使其免遭雷击。