教科版选修3-1第一章 静电场 _ 本章小结课件48张PPT

静电场复习

一、???? 库仑定律：F=kQq/r2?
1、适用范围：真空中点电荷
2、点电荷的含义
3、关于r
一、基本概念
1、起电方式
①摩擦起电
③接触起电
②感应起电
实质：电子的得失或转移
2、元电荷：
1e=1.6×10–19 C
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 = k Q1 Q2 / r2
k=9×109N?m2/c2——静电力常量
Q1 、Q2——两个点电荷带电量的绝对值
① r——两个点电荷间的距离
3、适用条件：真空中的点电荷
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。
② 两电荷间的库仑力是一对作用力和反作用力
③ r→ 0时，F≠∞
Q1
Q2
r
例1．两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将[ D ]
A．变大 B．变小
C．不变 D．以上情况均有可能
变式训练:两相同小球带电量分别为9Q和-Q,相距R时,它们之间的库仑力为F;把它们相碰后再,放到原位置,则它们之间的库仑力为多大?
[例2] 两个直径为r的金属带电球，当它们相距100r时的作用力为F。当它们相距为r时的作用力
A、F/100 B、104F
C、100F D、以上答案均不对
说明： 库仑定律只适于点电荷间的互相作用．点电荷是在研究电荷之间相互作用时抽象出来的理想化的物理模型，即体积不计的带电体．当带电体的大小和带电体间的距离不可比拟以至于带电体的形状、大小对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可视为点电荷．均匀的带电球体也可视为点电荷，电荷集中在球心．
[例3]如图所示，A、B两个点电荷，质量分别为m1、m2，带电量分别为q1、q2。静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2，且A、B恰好处于同一水平面上，则
A、? 若q1=q2，则θ1 = θ2 B．若q1＜q2，则θ1 ＞θ2
C、若m1=m2，则θ1 = θ2 D．若m1＜m2，则θ1 < θ2
θ2
θ1
A
B
能力提升
若两悬线长度相同， θ1 =300， θ2 ＝600，则m1：m2＝？
m1：m2＝ Tanθ1/tanθ2
tanθ=F/mg
mg.tanθ=F
二、电场、电场强度
1、电场是客观存在的一种物质
２ 、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
①大小：
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
②方向：
正电荷所受电场力方向
电场线方向
③矢量叠加　：
平行四边形定则
三、电场线
1、由来：电场线是人们为了形象地描述电场而假想出来的。
类比重力场：重力场线
2、电场线的特点：
①不存在
②疏密程度表示场强的大小，切线方向表示场强的方向
③不相交 、不相切
④沿电场线方向电势降低最快
⑤不闭合
⑥不表示试探电荷的运动轨迹
　　电势能
电场力对电荷做功为：
WAB= q UAB
电势能大小等于把电荷移动到
无穷远处电场力做功的多少
电势
1、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
2、公式：
3、单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V
1V=1J/C
电势
沿着电场线方向，电势如何变化呢？
3,大小等于单位正电荷移动到无穷远处电场力做功的多少
4、沿着电场线的方向，电势越来越低
如何确定电场中某点的电势呢？
5、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零）
6、电势是标量，只有大小，没有方向。(负电势表示该处的电势比零电势处电势低。)
思考
沿着电场线方向，电势能，
电场强度　与电场线有什么关系
正电荷沿着电场线的方向，电势能越来越低
负电荷沿着电场线的方向，电势能越来越高
电场线密集的地方电场强度较大
电场线稀疏的地方电场强度较小
电场强度方向沿着电场线切线方向
　
如图所示是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用 、 、 和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定：
电势
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：
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
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
场势微分式
等势面
如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：
A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加
D、粒子从L到M的过程中，动能减少
等势面
如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：
?
四、 静电屏蔽
导体处在外加电场中时，内部场强处处为零，这种现象叫做静电屏蔽。这是外加电场与导体自身感应电场叠加后为零的结果。
如图所示，求导体中的感应电荷在其内部o点处产生的场强。
E感=kQ/(L2+R2)
五、电势能、电势差、
电势、等势面
重力场
静电场
特征量
m
q
场力
G=mg
F=Eq
场强
g= G/m
E=F/q
场线
重力场线
电场线
重力场
静电场
功
mg(h1-h2)=-ΔEP
qU=-Δε
势能
EP= mgh
ε=qψ
势
gh(等高线)
ψ（等势面）
势差
g (h1-h2)
U=ψ1-ψ2
如图所示，实线为电场线，电子仅在电场力作用下沿虚线轨迹自M点至N点经过电场。请比较M、N两点的电势高低、场强大小、电子在两点的电势能大小、动能大小。
EMΨM<ΨN
εM>εN
EkM六、电容器的电容
1、公式：
C= Q/U 定义式 普适
C= ε S / 4π kd 计算式 适用于平行板电容器
?
二式联立可得平行板电容器场强计算式：
E= 4π kQ/ ε S

2、平行板电容器的常见变化：
①开关接通在电源上，改变d、S、ε，
特点：两板间电压U不变
②开关从电源上断开，改变d、S、ε，
特点：两板间带电量Q不变
例、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一正电荷（电量很小），固定在P点，如图所示。以E表示两板间的场强，U表示电容器的电压，ε表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示位置，则（ ）
A、U变小，E不变
B、E变大，ε变大
C、U变小，ε不变
D、U不变，ε变小
选A、C
七、电粒子在匀强电场中的运动
例、如图所示匀强电场中，电量为+q、质量为m的粒子由静止开始，仅在电场力的作用下，由正极板加速到负极板，求它获得的速度v.
1、加速
解法一：(牛顿运动定律)

解法二：（动能定理）
2、偏转
例、如图所示，一个质量为m、带电量为+q的粒子，以v的速度垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中。两金属板长度均为l，间距为d，两板间电压为U，求粒子射出两金属板间时偏转的距离y和偏转的角度.（不计粒子重力）
例、一个初动能为Ek的带电粒子，以速率v垂直电场线方向飞入带电的平行板电容器（不计重力） ，飞出时带电粒子的动能为飞入时动能的2倍，如果使粒子射入电场的初速度变为原来的2倍，那么，它飞出电容器的时刻动能为Ek的（ ）
A、4倍 B、4.25倍 C、5倍 D、8倍
ΔEk=qEy
qEy1=Ek
y’=1/4y qEy’=1/4Ek
t’=1/2t y=1/2at2
Ekt=4Ek+1/4Ek=4.25Ek
选B
如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？
垂直悬线斜向上方