2019最新第九章静电场物理
部编版高中物理必修三第九章静电场及其应用知识总结例题
(名师选题)部编版高中物理必修三第九章静电场及其应用知识总结例题单选题1、2019年11月5日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第49颗北斗导航卫星，在火箭升空过程中由于与大气摩擦产生了大量的静电，如果这些静电没有被及时导走，下列情况中升空后的“长征三号乙运载”火箭能被视为点电荷的是（）A．研究火箭外部与其相距1m处的一个带电微粒之间的静电力B．研究火箭与地球（带负电）之间的静电力C．任何情况下都可视为点电荷D．任何情况下都不可视为点电荷答案：BA．由带电体看作点电荷的条件，研究火箭外部与其相距1m处的一个带电微粒之间的静电力时，火箭的大小不能忽略，不能视为点电荷，故A错误；B．当火箭离地球较远时，火箭的大小对火箭与地球之间的距离可忽略不计，电荷在火箭上的分布情况对研究火箭与地球间静电力的作用可忽略不计，此时火箭可看成点电荷，故B正确；CD．结合AB项分析可知，这个带电体是否可看作点电荷，是由研究问题的性质决定，当带单体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，在其大小不能忽略时，不能视为点电荷，故CD 错误。
故选B。
2、如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。
下列实验方法中不能使验电器箔片张开的是（）A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用带绝缘外皮的导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D．使验电器A靠近B答案：AA．取电棒C先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，接触后取电棒C不带电，所以再接触A时验电器箔片不张开，故A符合题意；B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下，接触后取电棒C带电，再跟A接触时验电器箔片张开，故B不符合题意；C．用带绝缘外皮的导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，实际上是将验电器A和C连成了一个导体，A因接触而带电，验电器箔片张开，故C不符合题意；D．使验电器A靠近B，由于感应起电使验电器箔片张开，故D不符合题意。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章静电场及其应用9
提示:①将呈电中性状态的金属导体放入场强为E0的静 电场中,导体内自由电子便受到与场强E0方向相反的电 场力作用,如图甲所示.②自由电子要向电场E0的反方 向做定向移动,并在导体的一个侧面聚集,使该侧面出 现负电荷,而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电 荷,导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷,如
【解析】选C.导体棒在点电荷+q的电场中发生静电感 应,左端表面出现负电荷,右端表面出现正电荷.棒内 任何一点都有两个电场,即外电场:+q在该点形成的电 场E0;附加电场:棒上感应电荷在该点形成的电场E′. 达到静电平衡时棒内场强为零,即E′=E0.题中所求的 即为E′,于是我们通过上述等式转化为求E0.棒中点
(2)孤立的带电导体: ①净电荷分布在导体表面,导体内部(含空腔)没有净电 荷.导体内部场强为零. ②导体表面处电场和表面垂直,整个导体是一个等势体. 导体尖端处电荷密度最大,场强最大,易出现尖端放电 现象.
【典例示范】 长为l的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为+q的点 电荷放在距棒左端R处,如图所示.当棒达到静电平衡后, 下列关于棒上的感应电荷在棒内中点处产生的场强大 小和方向判断正确的是 ( )
(2)应用:电学仪器外面有_金__属__壳__,野外高压线上方还有 _两__条__导__线__与大地相连,都是利用静电屏蔽消除外电场的 影响.
主题一 静电平衡下的导体 【问题探究】如图所示,将一不带电的金属导体ABCD放 到场强为E0的匀强电场中.
(1)导体ABCD内部自由电子怎样移动?电子的移动最终 会出现怎样的结果?
(2)“整体观”法: ①当两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连 接时,就可把它们看作是一个大导体,再用“远近观” 判断它们的带电情况,如有些问题所提到的“用手触摸 某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导 体.
第九章 静电场及其应用含答案—2021-2022学年高二上学期人教版(2019)必修第三册
2021—2022人教（2019）物理必修第三册第9章静电场及其应用含答案人教2019必修第三册第9章静电场及其应用一、选择题。
1、如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为Q A、Q B，则下列结论正确的是()A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且Q B>Q AB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且Q B＝Q AC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q B>Q AD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而Q A、Q B的值与所切的位置有关2、（双选）如图所示，可视为点电荷的小物体A、B分别带负电和正电，B固定，其正下方的A静止在绝缘斜面上，则A受力个数可能为()A．2 B．3 C．4 D．53、（双选）把质量为m的正点电荷q，在电场中从静止释放，在它运动过程中如果不计重力，下述正确的是()A．点电荷运动轨迹必与电场线重合B．点电荷的速度方向，必定和所在点的电场线的切线方向一致C ．点电荷的加速度方向，必与所在点的电场线的切线方向一致D ．点电荷的受力方向，必与所在点的电场线的切线方向一致4、下列说法正确的是( )A.处于静电平衡的导体,由于导体内的电场强度为零,所以导体内的电势也为零B.处于外电场中的静电平衡的导体,由于附加电场的出现,导体内的原电场变为零C.处于外电场中的静电平衡的导体,由于附加电场和原电场相互抵消,导体内的电场变为零,但导体表面的电场不为零,且与表面垂直D.处于静电平衡的导体,导体表面的电势一定与导体内部的电势不相等5、（多选）为了防止静电危害，下列措施正确的是( )A ．油罐车上拖一条与地面接触的铁链B ．飞机的机轮上装有搭地线或用导电橡胶做轮胎C ．在地毯中夹杂不锈钢纤维D ．尽可能保持印染厂空气干燥6、（双选）两个完全相同的金属小球，带电荷量之比为17，相距为r ，两球相互接触后再放回原来位置，则它们的库仑力可能为原来的( ) A.47 B.37 C.97 D.1677、（双选）关于静电力和电场强度，下列说法正确的是( )A ．电场强度的方向总是跟静电力的方向一致B ．电场强度的大小总是跟静电力的大小成正比C ．正电荷受到的静电力的方向跟电场强度的方向一致D ．同一个点电荷在某点受到的静电力越大，该点的电场强度就越大8、图中接地金属球A 的半径为R,球外点电荷的电荷量为Q,到球心的距离为r 。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章静电场及其应用第4节静电的防止与利
生活中的静电现象
新闻资料
▲ 干燥冬天，用手接触金属
时会有触电的针刺感
▲ 静电火花引起汽油爆炸
▲ 自然界的雷电也是一种剧烈
的放电现象
想一想
问题：这些放电现象，有什么共同点吗？
复习回顾：静电感应现象
C
A
B
+-
+
金属的微观结构模型
能否用金属的微观结构 模型来解释静电感应现象呢？
问题：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的
充电
曝光
显影
转印
▲导体内自由电子不再 发生定向移动，达到静 电平衡状态。
➢ 1. 静电平衡
1、静电平衡状态：导体内自由电子不再发 生定向移动的状态，称之为静电平衡状态。 2、静电平衡状态下导体的特点： ① 内部电场强度处处为0。 ② 电荷只分布在导体的外表面。
问题：小球外表面电荷积累越多，电荷密度越大，则小球外部 的电场强度越大。这样的一个强电场会造成什么结果呢？
+
---
+
+
-
➢ 3. 静电屏蔽
1、静电屏蔽现象： 处于静电平衡状态的导体，内部空
间电场强度处处为0。 可以利用金属壳或金属网封闭某一
区域使该区域不再受外在电场的影响。 这一现象称为静电屏蔽。
2、应用：屏蔽服、屏蔽线、高压线屏蔽
▲屏蔽服
▲屏蔽线
▲高压线屏蔽
应用1：静电除尘
应用2：静电喷漆
应用3：静电复印
第九章 静电场及其应用
第4节 静电的防止与利用
学习目标：
1.通过静电感应和电场叠加原理,理解静电平衡状态的形成过程.知道处于静电平 衡状态的导体内部电场强度处处为0,培养知识迁移能力. 2.结合日常生活,知道尖端放电现象、静电屏蔽现象及有关应用,培养运用物理知 识分析实际问题的能力. 3.通过对静电复印、静电喷漆和静电除尘等技术应用中的静电现象进行分析,了解 静电在生产、生活中的应用.关注生产、生活中的静电现象,体会物理学与生产和 生活的紧密联系.
人教版(2019)高中物理必修第三册第九章《静电场及其应用》全章知识点总结汇编
人教版（2019）高中物理必修第三册第九章《静电场及其应用》全章知识点总结汇编9.1电荷一、对感应起电的理解1．过程及现象(1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使它们彼此接触。
起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图甲所示。
(2)带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了，这表示A、B上都带了电荷，如图乙所示。
(3)如果把A、B分开，然后移去C，可以看到A和B仍带有电荷，如图丙所示。
(4)让A、B接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。
这说明A、B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。
2．感应起电的本质在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电荷发生定向移动，由B端移至A端，从而引起A端带负电，B端带正电，此时若将A、B分离，导体A、B则成为带等量异种电荷的带电体。
二、元电荷与电荷守恒定律1．对元电荷的认识(1)一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是e，所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍。
(2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量。
因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－e，即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19C。
2．对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。
如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。
摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。
(2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。
若两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。
9.2库伦定律一、对点电荷的理解1．点电荷是物理模型只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。
2．带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。
第9章静电场及其应用(单元知识清单)高二物理(人教版2019)(1)
第9章必备知识清单§1电荷1、正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
电荷间的相互作用是：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
2、电荷量：电荷的多少。
符号Q或q。
国际单位是库仑，简称库，符号C。
电荷量是标量。
正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
正负不代表大小，只表示电性。
3、原子的微观结构：原子的中心是原子核，原子核由质子和中子组成。
在原子核周围，有一定数目的电子。
其中，质子带正电荷，中子不带电，电子带负电荷。
在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等，原子整体不显电性，或者说原子整体显电中性。
金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫做自由电子。
失去自由电子的原子便成为带正电的离子。
3、三种起电方式：●摩擦起电：两个物体相互摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈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。
●感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，导体中的自由电荷便会远离或趋向带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。
●接触起电：两个形状、大小相同且带同种电荷的导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。
（带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性的现象叫作电中和现象。
）●物体带电的实质：物体得失电子。
4、电荷守恒定律：●表述一：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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
●表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
5、元电荷：最小的电荷量，用e表示，e＝1.60×1019C。
最早由美国物理学家密立根测得。
质子、电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但它们都是一种粒子，不能说它们是元电荷。
(2019版)高中物理必修三：第九章4 静电的防止与利用
第九章 4 静电的防止与利用问题？自然界到处都有静电。
生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。
在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？静电平衡如图9.4-1甲，把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中。
由于静电感应，在导体AB 侧的平面上将感应出负电荷，在CD 侧的平面上将感应出正电荷。
导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生与电场强度E0方向相反的电场，其电场强度为Eʹ（图9.4-1乙）。
这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。
在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0 为止（图9.4-1丙），导体内的自由电子不再发生定向移动。
这时我们说，导体达到静电平衡（electrostatic equilibrium）状态。
处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。
尖端放电静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
并且在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，周围的电场强度越大。
在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。
这个现象叫作空气的电离。
中性的分子电离后变成带负图9.4-1 静电场中的导体A CB D甲E0乙丙E＝0A CB DE0E ′A CB DE0电的自由电子和失去电子而带正电的离子。
这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。
那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷（图9.4-2）。
这种现象叫作尖端放电。
将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触，就成为避雷针（图9.4-3）。
当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。
新版必修3第09章 静电场及其应用练习及应用(解析版)
第09章 静电场及其应用 练习与应用（解析版）—2019版新教科书《物理》选修第三册第1节 电荷 练习与应用（教科书第5页）1．在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被电一下。
这是为什么？【解析】脱掉外衣后，由于摩擦起电，手带电，再去摸金属门把手时，手和门把手之间放电，常常会被电一下。
2．在图 9.1-3 所示的实验中，导体分开后，A 带上了－1.0×10-8 C 的电荷。
实验过程中，是电子由A 转移到B 还是由B 转移到A ？A 、B 得到或失去的电子数各是多少？【解析】是电子由A 转移到B 。
A 得到或B 失去的电子数是101981025.6106.1100.1⨯=⨯⨯==--e q N 。
3．如图 9.1-5，将带正电荷Q 的导体球C 靠近不带电的导体。
若沿虚线1将导体分成A 、B 两部分，这两部分所带电荷量分别为 Q A 、Q B ；若沿虚线 2 将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为Q A′和Q B′。
（1）请分别说出以上四个部分电荷量的正负，并简述理由。
（2）请列出以上四个部分电荷量（绝对值）之间存在的一些等量关系，并简述理由。
【解析】（1）Q A 为正、Q B 为负， Q A′为正、Q B′为负。
（2）Q A = Q A′，Q B = Q B′。
4．关于电荷，小明有以下认识 ：A. 电荷量很小的电荷就是元电荷 ；B. 物体所带的电荷量可以是任意的。
你认为他的看法正确吗？请简述你的理由。
【解析】A 错误，元电荷是电子所带电荷量C e 19106.1-⨯=. B 错误，物体所带的电荷量只可以是元电荷的整数倍。
第2节 库仑定律 练习与应用（教科书第10页）1.有三个完全相同的金属球，球A 带的电荷量为q ，球B 和球C 均不带电。
现要使球B 带的电荷量为q 83，应该怎么操作？【解析】先把球B 与球A 接触后分开，则球B 带电量为2q，再把球C 与球A 接触后分开，则球A 或球C 带电量为4q，然后再把球B 与球A 或球C 接触后分开，则球B 带电量为q 83.2．半径为r 的两个金属球，其球心相距3r ，现使两球带上等量的同种电荷Q ，两球之间的静电力229rQ k F =吗？说明道理。
高中物理第九章静电场及其应用知识点总结全面整理(带答案)
高中物理第九章静电场及其应用知识点总结全面整理单选题1、关于库仑定律的理解，下面说法正确的是（）A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的C．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电答案：BAC．库仑定律适用于真空中静止点电荷间静电力的计算，故AC错误；B．两个点电荷之间的静电力，是作用力和反作用力关系，故无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的，故B正确；D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，纸屑带正电或不带电都可以，故D错误。
故选B。
2、如图所示，空心金属球壳上所带电荷量为＋Q，关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是（）A．EO≠0EM＝0B．EO＝0 EM≠0C．EO＝0 EM＝0D．EO≠0EM≠0答案：C由题意，可知空心金属球壳处于静电平衡状态，根据处于静电平衡状态中的导体，内部电场强度处处为零，可知E O＝0，E M＝0。
故选C。
3、电场中有一点P，下列说法正确的是（）A．若放在P点的电荷的电荷量变为原来的2倍，则P点电场强度变为原来的2倍B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零C．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向D．P点的场强越小，则同一电荷在P点所受的静电力越小答案：DAB．电场强度是电场本身决定的，与放不放试探电荷，所放试探电荷的电性、电量无关，故AB错误；C．正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，负电荷所受电场力的方向与场强方向相反，故C错误；D．由公式F=qE可知P点的场强越小，则同一电荷在P点受到的静电力越小，故D正确。
故选D。
4、如图所示，一均匀带电的金属球体，半径r=√5cm，球体所带电荷量为Q＝5×10－12C，静电力常量为k＝9.0×109N·m2/C2，则关于该金属球形成的场强说法正确的是（）A．由于该金属球的体积较大，不能看成是点电荷，所以无法计算其空间某点的场强B．距离球心O为3r的某点场强为100N/CC．距离球心O为0.3r的某点场强为0D．把正的试探点电荷放在金属球外空间某点，则其该点场强变大答案：CA．均匀带电球体可以看成电荷量集中在球心处的点电荷，根据点电荷电场强度的计算公式能计算空间某点的场强，A错误；B．根据A选项分析可知，距离球心3r的某点场强E=kQ(3r)2=9.0×109×5×10−12(3×√5×10−2)2N C⁄=10.0N C⁄B错误；C．由静电平衡可知，带电导体内部场强处处是0，因此距离球心O为0.3r的某点场强是0，C正确；D．把正的试探电荷放在金属球外空间某点，由于金属球带正电，相互排斥，则金属球所带电荷的等效位置不再位于球心，在球心的左侧，则该点距等效位置间距变大，则该点场强变小，D错误。
物理人教版(2019)必修第三册9
为电荷集中在球心的点电荷，再用库仑定律求力。
思考：两个靠近的带电金属球，是否可以看作 是集中在球心位置的点电荷？
F＜k
Q2 L2
F＞k
Q2 L2
思考讨论： 三球平衡，C球带正电还是负电？
C
A
B
C
A
B
结论1：两同夹异
思考讨论：三球平衡,A和B、C电荷量的大小关系？
2、两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作 用力，等于各点电荷单独对这之一。库仑定律给出的虽然是点电荷 之间的静电力，但是任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。 所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律就可以求出带电体之 间的静电力的大小和方向。
②探究F与q的关系
在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚 至连电荷量的单位都没有。不过两个相同的金属小球，一个带电、 一个不带电，互相接触后，它们对相隔同样距离的第三个带电小 球的作用力相等，因此，可以断定这两个小球接触后所带的电荷 量相等。这意味着，如果使一个带电金属小球与另一个不带电的 完全相同的金属小球接触，前者的电荷量就会分给后者一半。
多次重复，可以把带电小球的电荷量q分为
这样又可以得出电荷之间的作用力与电荷量的关系： 力F与q1和q2的乘积成正比，即
①探究F与r的关系 ②探究F与q的关系
二、库仑定律的表达式：
1、适用条件 ：
F
=
k
q1q2 r2
①严格条件：只适用于真空中的两个静止的点电荷。
②近似条件：空气中两个静止点电荷，也可以应用库仑定律。
库仑定律既可以计算库仑力的大小，还可以判断库仑力的方 向。当带电体带负电荷时，不必将负号代人公式中，只将电 荷量的绝对值代入公式算出力的大小，再依据同种电荷相互 排斥、异种电荷相互吸引来判断方向。
大学物理 第9章 静电场和稳恒电场
(1) 当 x = 0（即P点在圆环中心处）时， E 0
(2) 当 x>>R 时
E
1
4 0
q x2
相当一个点电荷q所产生的电场
r
RO
dq
推广：面密度为
dq 2rdr
的圆板在轴线上任一点的电场强度
dE 1 xdq 40 (r2 x2 )3/2
dE
x
P
x R rdr
q＋
n
E
e
E
ds
0
s
n
场电荷仍是点电荷，但高斯 面不包围电荷，通量为零
当存在多个电荷时：
E E1 E2 ... En
e E dS (E1 E2 ... En ) dS
q3
q4
q1
q2 q5
e E dS (E1 E2 ... En ) dS
a
2
dq O
x
dx
a
sin2
dθ
r
2
a
2
x2
a2 sin2
dEx
4 0 a
cos d
dEy
4 0 a
sin d
Ex
dEx
θ2 cos θdθ θ1 4 0a
Ey
dEy
θ2 sin θdθ θ1 4 0a
讨论
4 0 a
(sin
θ
2
sin θ 1 )
4 0 a
(cosθ
1
cosθ
大学物理第九章导体和介质中的静电场
第九章导体与介质中的静电场Electrostatic field in conductor and dielectric §9-1,2静电场中的导体§9-3电容器的电容§9-6电介质中的高斯定理§9-8 静电场的能量§9-1,2静电场中的导体一、导体的静电平衡( electrostatic equilibrium )1.导体绝缘体半导体1)导体(conductor)导电能力极强的物体(存在大量可自由移动的电荷)2)绝缘体（电介质,dielectric）导电能力极弱或不能导电的物体3)半导体(semiconductor)导电能力介于上述两者之间的物体EE E E iii E e E q F 导体静电平衡条件：导体内任一点的电场强度都等于零Ei E E2. 导体的静电平衡条件导体的内部和表面都没有电荷作任何宏观定向运动的状态.导体的静电平衡状态：静电感应E* 推论(静电平衡状态)证：在导体上任取两点p , ql d E V V i qpq pqp V V 0i Epq导体静电平衡条件：2)导体表面任一点场强方向垂直于表面1）导体为等势体，导体表面为等势面否则其切向分量将引起导体表面自由电子的运动，与静电平衡相矛盾。
3.导体上电荷的分布1)当带电导体处于静电平衡状态时,导体内部处处没有净电荷存在, 电荷只能分布于导体的表面上.qdV iiV证明：在导体内任取体积元dV由高斯定理体积元d v 任取导体带电只能在表面！iiqS d E 01 ,0 i E dVn e En e E E S d e E S d E nS E 0S2).导体表面附近的场强方向与表面垂直，大小与该处电荷的面密度成正比.ne ES结论：孤立的带电导体，外表面各处的电荷面密度与该处曲率半径成反比,410R Q V RRrr R ,44,22rRr R rR q Q r R R rQq1）导体表面凸出而尖锐的地方（曲率较大）电荷面密度较大2）导体表面平坦的地方（曲率较小）电荷面密度较小3）导体表面凹进去的地方（曲率为负）电荷面密度更小rq V r 041rq R Q V V R r 004141l d E 导体内,0l d E 腔沿电场线l d E (违反环路定理)在静电平衡状态下,导体空腔内各点的场强等于零,空腔的内表面上处处没有电荷分布.ld E l d E l d E导体内腔沿电场线二、空腔导体(带电荷Q )1 腔内无电荷，导体的电荷只能分布在外表面。
第九章 静电场及其应用 第十章 静电场中的能量 高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
A 、b、c三点的电势和电场强度，可以判定( )
A.φa＞φb＞φc B.Ea＞Eb＞Ec C.φa－φb＝φb－φc D.Ea＝Eb＝Ec
一、试题讲解
y
=
1 2
at2
q U L2
=
2mdv
2 0
二、电容
1.电容器的电容
Q C=
U
2.平行板电容器的电容
C
=
εrS 4πk d
3.电容器的充、放电现象。 （1）充电：使原本不带电的两板带上等量异种电荷的过程叫电 容器的充电。
（2）放电：用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷 的过程，叫电容器的放电。
一、试题讲解
5.如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b。下列表述正确的是（
）C
A.该电场是匀强电场 B.a点的电场强度比b点的大 C.a点的电势比b点的高 D.正电荷在a、b两点受力方向相同
考点1：电场强度电场强度是矢量，电场中某点的电场强度方向与正电荷 在该点所受的静电力的方向相同，跟负电荷在该点所受的电场力的方向相 反
一、试题讲解
1.以下物理量为标量的是（
B.振幅
C.电场强度
B
）A.磁场强度
D.冲量
考点： ❶常见矢量：位移（x）、速度（v）、平均速度、瞬时速度 加速度（a）、力（F）
动量（p）、冲量（I）
磁场强度（B）、电场强度（E）、磁通量
❷标量：路程（S）、时间（t）、温度（T）、平均速率（V)、 质量（m）、动能、势能 振幅 、周期 、频率
物理人教版(2019)必修第三册第九章静电场及其应用章末小结(共27张ppt)
变式．如图所示，有A、B两个可看成点电荷的带电小球，电荷量分别为、，用长度相等的绝缘轻质细绳系于天花板上的同一点，A球紧靠竖直绝缘光滑墙壁，平衡时A、B之间的距离为，现仅将B球的电荷量减少为原来的一半，则再次平衡时A、B之间的距离变为（ ）A． B． C． D．
C
5．(电场中的平衡问题)如图所示，在光滑绝缘的水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上，a、b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k，若三个小球均处于静止状态，试求该匀强电场的场强以及c带的电荷量．
D
[针对训练3] 如图所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的长10 cm的绝缘支杆上，B静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰好与A等高，若B的质量为30 g，则B所带的电荷量是多少？(取g＝10 m/s2)
1.0×10－6 C
3.静ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力作用下的平衡问题
变式、a、b两个带电小球的质量均为m,所带的电荷量分别为 +q 和 –q , 两球间用一绝缘细线连接,用长度相同的另一绝缘细线将a悬挂在天花板上,在两球所在的空间有方向向左的匀强电场,电场强度为E,平衡时两细线都被拉紧,则平衡时两球的位置可能是图中的( )
A
第9章 静电场及其应用 章末小结
教材 第17页
教材 第24页
教材 第24页
1.两等量点电荷周围的电场
课堂探究二：等量同(异)种点电荷(1).连线和中垂线上的场强分布有什么特点? (2).场强分布关于连线、中垂线及O点具有怎样的对称性?
1.两等量点电荷周围的电场
[例1] 如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d、c、e点，它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe，则下列说法正确的是( )A．Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右B．Fd、Fc的方向水平向右，Fe的方向竖直向上C．Fd、Fe的方向水平向右，Fc＝0D．Fd、Fc、Fe的大小都相等
2019新人教版高中物理必修三第九章-静电场及其应用练习题含答案及详解
静电场及其应用一、单选题（本大题共12小题，共48.0分）1.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，则()A.此时A带正电，B带负电B.此时A电势低，B电势高C.移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先分开A、B，再移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合2.相距为L的点电荷A，B带电荷量分别为+4q和−q，如图所示，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是()A.-q，在A左侧距A为L处B.-2q，在A左侧距A为L/2处C.+4q，在B右侧距B为L处D.+2q，在B右侧距B为3L/2处3.两个质量分别是m1、m2的小球(可视为质点)，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时，两丝线张开一定的角度θ1、θ2，如图所示，此时两个小球处于同一水平面上，若θ1>θ2则一定A.m1>m2 B.q1>q2C.m1<m2 D.q1<q24.关于电场强度，下列说法正确的是()A.电场中某点的场强方向即为试探电荷在该点的受力方向B.沿电场线方向电场强度一定越来越小C.在匀强电场中公式E=Ud中的d是沿电场方向两点间的距离D.公式E=Fq 和E=k Qr2对于任意静电场都是适用的5.下列说法正确的是()A.库仑定律适用于点电荷，也适用于一切带电体B.根据F=k q1q2r2，当两个电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大C.若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力D.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍6.真空中两个完全相同、带等量异种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为F。
用一个不带电的同样金属球C先后与A，B球接触，然后移开球C，此时A，B球间的静电力为A.F8B.F4C.3F8D.F27.有关电场强度的理解，下述说法正确的是()A.由E=Fq可知，电场强度E跟放入的电荷q所受的电场力F成正比B.当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度C.由E=k Qr2可知，在离点电荷很近的地方，r接近于零，电场强度为无穷大D.电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关8.如图所示的各电场中，A、B两点电场强度相同的是()A.B.C.D.9.如图所示，真空中x O y平面直角坐标系上的A B C三点构成等边三角形，边长L，将电荷量均为q的两个正点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量为k，则E C大小为A.√3kqL2B.2√3kqL2C.kqL2D.2kqL210.如图，x O y平面直角坐标系所在空间有沿x轴负方向的匀强电场(图中未画出)，电场强度大小为E。
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q0
●
q
●
2）q、q0 之间的库仑作用力
3）q 的 E分布为
qq0 ˆ F r 2 40 r
F q ˆ E r q0 40 r 2
E
★以q为球心的球面上场强大小相同。 ★距离增大，场强减小。 ★沿着矢量方向，垂直于球面。
3/23/2019 7:04 PM
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小 与两电荷的电荷量乘积成正比，与两电荷间距离的平 方成反比，作用力的方向在两电荷连线上。
★数学表达式： q1 q1q2 q1q2 F12 k 2 F21 2 r 4 0 r
q1作用于q2的力
r
ˆ r 12
q2
F12
q1q2 ˆ F12 2 r 12 4 0 r
q
q
R
r
高斯面
r R
2 Φ E dS E 4 π r 电通量 e
电量
qi q
r
E R
由高斯定理知：
q E4 πr ε 0
2
场强
3/23/2019 7:04 PM
q E 2 4 πε0r
高斯面
均匀带电球体电场强度分布曲线
r R
场强E
qr 3 4 ε 0 R
r R
E2 qr0 8 0 ( y r )
2 3 2 2 0
E E
q
E2
E1
B
r
y
r
q
E 2 E2
3/23/2019 7:04 PM
qr0 4 0 ( y r )
2 3 2 2 0
r0
§2.静电场的高斯定理
一.电场线 1.定义：在电场中人为做的有方向的曲线
大小为曲面的面积
S
方向为曲面的法线方向
e ES
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②匀强电场，E 与 S 的夹角为θ
e ES cos E S
3/23/2019 7:04 PM
③非匀强电场，任意曲面
（用微元法求电通量）
dS dS n
de E cos dS E dS
q1指向q2的
1 2 12 2
真空介电常数
3/23/2019 7:04 PM
0 8.85 10 c N m
单位矢量
③讨论:
q1 q1q2 ˆ F21 r 2 21 4 0 r F21 F12 F21
r
q2
ˆ21 r
★库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。
*q1 和q2 同性，则q1 q2>0 ,F21和r21同向。 *q1 和q2 异性，则q1 q2<0 ,F21和r21反向。
一对等量正点电荷的电场线
+
+
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一对不等量异号点电荷的电场线
2q
q
3/23/2019 7:04 PM
带电平行板电容器的电场线
+ + + + + + + + + + + +
3/23/2019 7:04 PM
二.电通量 1.定义：通过电场中某一个有向曲面的电场 线条数，用 e 表示。 2.电通量计算公式： ①匀强电场 S // E
由点电荷场强公式，是否当r趋近0时，场强趋近无穷大？
3.场强叠加原理
①点电荷系电场中某点的场强 ——以三个点电荷为例
F F1 F2 F3 E q0 q0
q1
q3
E1 E2 E3
q2
F2 F1 q0 F3
点电荷系电场中某点的场强等于各个点电荷单独 存在时该点场强的矢量和——场强叠加原理
E Ei
i
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1 qi ˆ E Ei E i r 2 i
i
4 0 ri
q1 ● qi ●
q2
●
qn
●
●
●
ri
●
Ei
●
ˆi r
P
q1 1 q2 ˆ ˆ E r r 2 1 2 2 4 0 r1 4 0 r2 1
③带电体
其切向就是场强方向 其疏密就是场强大小 2.特征：
①始于正电荷,止于负电荷，不会在没有电荷 处中断。 ②电场线不相交
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③静电场电场线不闭合
点电荷的电场线
正 点 电 荷 负 点 电 荷
+
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一对等量异号点电荷的电场线
+
3/23/2019 7:04 PM
第九章
重点：
静电场
1.基本知识：电场强度，电势，高斯定理， 环路定理。
2.基本方法：微元思想，对称性分析方法。
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§1.电场 电场强度
一.电荷 库仑定律
1.电荷 ①电荷的种类：正电荷 负电荷 同号相斥 异号相吸
质子内电荷分布 中子内电荷分布
3/23/2019 7:04 PM
1 e 3
2 e 3
③电荷守恒定律——自然界基本定律之一 正负电荷的代数和在任何物理过程中保持 不变。 2.库仑定律 ——两点电荷之间的作用力
①点电荷：带电体的线度远远小于它与其他 带电体之间的距离。
d l
带有一定电量的几何点，是一个理想模型。
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②库仑定律 ★文字表述：
qi ˆ r 2 i 4 0 ri 1
dq
将带电体分成无限多个的点电荷元， 若任意一个电荷元的场强为 dE
Q
P
dE
E dE
3/23/2019 7:04 PM
dq ˆ r 2 4 0 r
ˆ r
dE
dq ˆ 矢量积分 r 2 4 0 r
[例9.1] 求电偶极子中垂线上一点的电场强度。 解:
π , 2
de 0
闭合曲面规定曲面的正方向垂直于曲面向外
0 穿入 0 穿出
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[例]求均匀电场中一半球面的电通量。
E
ΦS E dS
1
S1 o R
S2
1
S1
E S2
ΦS EπR
2
3/23/2019 7:04 PM
● ● ● ●
qn1 ●
●
S
E dS
s 1
E dS E dS E dS E dS
s n s n 1 s nk
S
( E1
En En1
Enk ) dS
1
S
q2
qn
● ● ●
● ●
E Ei
e de E cos dS
s s
④非匀强电场，闭合曲面
e de
s
3/23/2019 7:04 PM
E dS
s
e de E dS E cos dS
s s s
3.电通量的正负 电通量是标量，其正负由θ 决定
π , 2 de 0
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5.典型例题
解:对称性分析
e
[例]均匀带电球体的电场。已知R、q>0
E dS q
s 0 S内
1
E 具有球对称 作高斯面——球面
2
r R Φe E dS E 4 πr
E
3/23/2019 7:04 PM
4 3 πr qi 4 3 3 πR 3 3 1 qr 2 E4 πr 3 ε0 R qr E 场强 4 πε0 R 3
②电荷的量子性 ★电荷量（电量）：带电体所带电荷的多少。
★电荷量总是以一个基本单元的整倍数出现。
电子电量
Q ne (n 1,2,3, )
电子电量的绝对值：
e (1.602 189 2 0.000 004 6) 10 C
盖尔—曼提出夸克模型:
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19
★库仑定律只适用两个点电荷之间的相互作用。
3/23/2019 7:04 PM
q1q2 ˆ F12 2 r 4 0 r 12
1 q1q2 ★库仑定律也可表示为： F12 r 3 12 4 πε0 r12
r12
由施力物体指向受力物体的矢量。
★静电力的叠加原理：作用于某电荷上总静电力等
于其他点电荷单独存在时作用于该电荷静电力的矢
量和。
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二.电场 电场强度
电荷之间的相互作用力是如何产生的？
直接作用观点 两种观点 间接作用观点 即场的观点 电荷 1 电场 电场 电荷 2
电荷
1
电荷
2
1.电场：电荷周围空间具有特殊形态和物理性 质的物质。
共性：具有能量、动量、质量。 特性：不是由分子、原子等实物粒子组成，可迭代。
1 q E 2 4 0 r 1 q E 2 4 0 r-
E
E1
E
q
E2
B
r
y
r
q
r0 2 r r r y ( ) 2
2
3/23/2019 7:04 PM
r0
qr0 1 q r0 E2 2 3 4 0 r 2r 8 0 r
0
(q1 q2
qn ) 0)