大学物理:第7章-静电场1-库仑定理和电场

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大学物理-电子教案第7章 静电场

大学物理-电子教案第7章  静电场

N⋅
⨯≈
m
9880c
10
/
通过曲面S 的总电通量 ⎰⎰⋅=Φ=ΦS S e e S d E d
S 为闭合曲面时 ⎰⋅=ΦS e S d E
无关,只与被球面所包围的电量q 有关
虚线表示等势面,实线表示电力线 二、场强与电势梯度的关系 电势与场强的积分关系:⎰⋅=零点
l d E U

求出场强分布后可由该式求得电势分布.
空腔内有带电体q时,空腔内表面感应电荷为-q,导体外表面感应电荷为静电屏蔽
)在导体内部有空腔时,空腔内的物体不受外电场的影响。

)接地的导体空腔,空腔内的带电物体的电场不影响外界。

三、有导体存在的静电场场强与电势的计算
有极分子电介质的极化:在外电场作用下分子偶极矩转向与外电场接近平行的方向,叫取向极化。

五、极化强度和极化电荷
极化强度P
)。

第七章 静电场

第七章 静电场
E
er
r
q e ( r R ) 2 r E 4 0 r 0( r R )
q 4 0 R 2

O
R
r
7(14)
例7-7:【书P267例题7-8(1)】求均匀带电球体的电场分布。已 知R,q 。 (设q>0) 解:电荷分布的球对称性 电场分布的球对称性 选取同心球面为“高斯面”
§7-3 静电场的高斯定理 (重点、难点)
一、静电场的高斯定理
e
S
E dS
q内
0
二、高斯定理的应用 (重点、难点)
解题步骤:
e
S
E dS
q内
0

E
重点:选择一个合适的闭合曲面作为高斯面
要求:高斯面首先应是通过待求场强点的闭合面,其次高斯 面上各点的场强应大小处处相等,方向与高斯面正交;若有的地 方场强大小不等,或不能肯定相等,则应使这部分高斯面上的场 强与高斯面相切。
7(2)
§7-2
静电场 电场强度
(SI)V/m ;1V/m = 1N/c
F 定义场强: E = q0
一、点电荷的场强
F 1 qq0 er 2 4πε0 r
F E q0
E
1 q e 2 r 4πε0 r
7(3)
二、电场强度的计算
1. 点电荷系的场强计算
上 下 侧
r
h
h 0 ( r R ) 0 0 E dS E 2 rh 2 2 侧 hr 0 R r R )
2 r er ( r R ) 0 E r e r R ) 2 0 R 2 r

静电场1-库仑定理和电场

静电场1-库仑定理和电场

一臂之遥两个人,1m 质量50kg /每mol质量0.012kg 约 4000mol 2.4e27个碳原子,1.5e28个电子,1%,1.5e26个电子
1.6 10-19 1.51026 2
Fe 9 109
1
5.4 1024N
多大的力量?
电和磁 分开来:静电和静磁 合起来,电动力学,动电磁,电磁学 源于电荷所受的力,电力和磁力,难求 电场和磁场,叠加原理,简洁 定义基于静电和静磁(理想)
当 l r 时,略去 l 2 / 4

E

2ql
4π 0r 3

E

2 p
4π 0r 3
方向向右 方向与电偶极矩的方向相同
例2:计算电偶极子在均匀外电场中所受的力矩。
解:构成电偶极子的正负电荷在电场中受到大小相等
方向相反的力,因此整个偶极子所受合力为0,但是这
两个力不共线,故产生一个力矩M,其效果是使电偶
Q
P E
7.2.3 场强叠加原理
如果带电体由 n 个点电荷组成,如图
由电力叠 加原理
由场强定义
整理后得
n
F Fi
E

i 1 F

n q0 Fi n
i1
Fi

q0 n

q0
q i1 0
E Ei
qi
i 1
即:n个场源电荷,场点场强,等于各生场电荷单独产
位长度上所带的电量为 (称为线电荷密度,单位为
C/m),求空间一点P处的场强。设P点与A、B的连线与
AB的夹角分别为q1和q2,P点与直导线的垂直距离为a。
解: 本题是矢量积分的典型例题。

江苏省2021高考物理一轮复习第七章静电场第1讲电场力的性质教案

江苏省2021高考物理一轮复习第七章静电场第1讲电场力的性质教案

第1讲电场力的性质目标要求内容要求说明1.电荷和电荷守恒定律通过实验,了解静电现象.能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象.带电粒子在匀强电场中运动的计算2。

点电荷和库仑定律知道点电荷模型.知道两个点电荷间相互作用的规律.体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法.3.电场和电场强度电场知道电场是一种物质.了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法.会用电场线描述电场.实验九观察电容器的的充、放电现象场强的情况。

第1讲电场力的性质一、电荷电荷守恒定律1.元电荷、点电荷(1)元电荷:e=1.60×10-19C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍.(2)点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点,忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型.2.电荷守恒定律(1)内容: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.(2)三种起电方式:摩擦起电、感应起电、接触起电.(3)带电实质:物体得失电子.(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体,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.自测1如图1所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触.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()图1A.此时A带正电,B带负电B.此时A带正电,B带正电C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合答案C解析由静电感应可知,A左端带负电,B右端带正电,选项A、B错误;若移去C,A、B两端电荷中和,则贴在A、B下部的金属箔都闭合,选项C正确;先把A和B分开,然后移去C,则A、B带的电荷不能中和,故贴在A、B下部的金属箔仍张开,选项D错误.二、库仑定律1.内容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.2.表达式F=k错误!,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫做静电力常量.3.适用条件真空中的静止点电荷.(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式.(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷.4.库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定,即同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.判断正误(1)由库仑定律公式F=k错误!可知,当r→0时,F 为无穷大.(×)(2)两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力,大小相等,方向相反.(√)(3)库仑定律是通过实验总结出的规律.(√)三、电场、电场强度1.电场(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质;(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用.2.电场强度(1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值.(2)定义式:E=错误!;单位:N/C或V/m。

大学物理——静电场汇总

大学物理——静电场汇总

第七章静电场§7.1点电荷库仑定律一、点电荷和狄拉克d 函数❶点电荷:是一个理想模型,忽略带电体本身的大小和形状,而将其抽象成带电荷的质点。

❷电荷连续分布线分布:dl dq =λ面分布:ds dq =σ体分布:vd dq =ρ❸d 函数(),00⎩⎨⎧=∞≠=x x X d ()1=⎰∞∞-dx X d 二、库仑定律❶真空12f 1q 2q 12r 21ff1q 2q12f 21f ,12312211212r r q Kq f f =-=229cNm 100.9-⨯=K设,410πε=K 212120mN C 1085.8---⨯=ε则3120122121124r r q q f f επ =-=电介质312312441221012212112r r q q r r q q f f r πεεεπ ==-=εr 电介质的相对介电常数ε 电介质的介电常数§7.2电场电场强度一、电场电荷周围存在的一种特殊形态的物质,具有能量、动量等。

电场对外表现:其一:电场对引入其中的电荷有力的作用;其二:当电荷在电场中移动时,电场对它要做功。

电荷之间的作用是通过电场实现的。

电荷⇔⇔电荷电场二、电场强度为了描述电场对电荷的施力性质,引入一个基本物理量--电场强度,简称场强,用表示,其定义为EqF E=三、场强迭加原理处于由产生的电场中q 0n q q q ,,,21 ∑∑=====n i in i iE F FE q q 11四、场强的计算点电荷电场,430rrq q F πε =34r r q E πε =点电荷系电场∑∑==i i i ii i r r q E E 34πε任意带电体电场用积分求解.解体步骤:1.将带电体分成无数个电荷元(电荷元不一定是点电荷)电荷元dq 在空间某点的场强:r rdq E d341πε=2.选取适当的坐标系,写出的各个分量的表达式。

Edzy x dE dE E d ,,3.求zy x dE dE E d ,,,⎰=E d E x x ,⎰=E d E y y ⎰=E d E z z 此步最好利用电荷分布的对称性判断方向,减少计算.E4. 带电体的场强kE j E i E E z y x++=§7.3 电感强度高斯定理一、电感强度D在各向同性的均匀电介质中,任一点处的电感强度等于该点的电场强度和介电常数的乘积,即:D εE EDε=二、电力线和电感线电力线电力线在电场中任一点处,通过垂直于的单位面积的电力线条数等于该点处的量值。

电场 磁场 知识点归纳

电场 磁场 知识点归纳

静电和静电场(一)电荷、电荷守恒定律1、电荷(1)两种电荷:自然界存在两种电荷,正电荷和负电荷。

(2)电荷量:电荷量指物体所带电荷的多少,单位是库仑,简称库,符号C。

(3)元电荷:电子所带电荷量e=1.60×10-19c,所以带电体的电荷量等于e或是e的整数倍,因此e称元电荷。

2、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷总量不变。

(二)库仑定律(1)内容:真空中两个点电荷间的作用力跟它们所带电量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在两点电荷的连线上。

(2)公式:,式中K=9×109N·m2/c2叫静电常数。

(3)适用条件:①真空;②点电荷。

(三)电场、电场强度1、电场(1)电场:带电体周围存在一种物质,是电荷间相互作用的媒体。

(2)电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。

2、电场强度(1)定义:放于电场中某点的电荷所受电场力与此电荷的电荷量的比值,叫电场强度,用E表示。

(2)定义式:。

单位:N/c或V/m 方向:矢量,其方向为正电荷在电场中的受力方向(3)电场强度只与电场有关,与电场中是否有试探电荷无关,与试探电荷的电量无关。

(4)点电荷场强的计算式:(四)电场线及其性质1、电场线:在电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,此曲线叫电场线。

2、电场线的特点:(1)电场线是起源于正电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处的有源线。

(2)电场线不闭合,不相交相切,不间断的曲线。

(3)电场线的疏密反映电场的强弱,电场线密的地方场强大,电场线稀的地方场强小。

(4)电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹,也不是客观存在的曲线,而是人们为了形象直观的描述电场而假想的曲线。

(5)在满足下列三个条件的情况下,电荷才可以沿电场线运动。

2022版新教材高考物理一轮复习第7章静电场及其应用第1讲库仑定律电场强度学案鲁科版

2022版新教材高考物理一轮复习第7章静电场及其应用第1讲库仑定律电场强度学案鲁科版

第1讲库仑定律电场强度课标要求考情分析3.1.1通过实验,了解静电现象。

能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。

3.1.2 知道点电荷模型。

知道两个点电荷间相互作用的规律。

体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。

3.1.3 知道电场是一种物质。

了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。

会用电场线描述电场。

3.1.4 了解生产生活中关于静电的利用与防护。

3.1.5 知道静电场中的电荷具有电势能。

了解电势能、电势和电势差的含义。

知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。

能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。

3.1.6 观察常见的电容器,了解电容器的电容,观察电容器的充、放电现象。

能举例说明电容器的应用。

1.新高考例证2020年某某高考卷第10题,考查同种电荷电场线的分布情况,比较圆周上各点电势高低及引入带负电的试探电荷后比较电势能的大小。

2.新高考预测(1)以选择题的形式考查电场力的性质、电场能的性质及电容器的基本特点和规律。

(2)在计算题中把电场力的性质和能的性质与牛顿运动定律、功能关系结合起来,以带电粒子在电场中运动为模型进行综合考查。

知识体系一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷、点电荷(1)元电荷:e×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。

(2)点电荷:当带电体之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,这样的带电体可以看作带电的点,叫作点电荷。

点电荷是一种理想化模型。

2.电荷守恒定律(1)内容: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。

(2)三种起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。

(3)带电实质:电子的转移。

思考辨析1.近代物理实验发现,在一定条件下,带电粒子可以产生和湮灭,故在一定条件下,电荷守恒定律不成立。

大学物理 第7章 真空中的静电场 答案

大学物理 第7章 真空中的静电场 答案

第七章 真空中的静电场7-1 在边长为a 的正方形的四角,依次放置点电荷q,2q,-4q 和2q ,它的几何中心放置一个单位正电荷,求这个电荷受力的大小和方向。

解:如图可看出两2q 的电荷对单位正电荷的在作用力 将相互抵消,单位正电荷所受的力为)41()22(420+=a q F πε=,2520aqπε方向由q 指向-4q 。

7-2 如图,均匀带电细棒,长为L ,电荷线密度为λ。

(1)求棒的延长线上任一点P 的场强;(2)求通过棒的端点与棒垂直上任一点Q 的场强。

解:(1)如图7-2 图a ,在细棒上任取电荷元dq ,建立如图坐标,dq =λd ξ,设棒的延长线上任一点P 与坐标原点0的距离为x ,则2020)(4)(4ξπεξλξπεξλ-=-=x d x d dE则整根细棒在P 点产生的电场强度的大小为)11(4)(40020xL x x d E L--=-=⎰πελξξπελ=)(40L x x L-πελ方向沿ξ轴正向。

(2)如图7-2 图b ,设通过棒的端点与棒垂直上任一点Q 与坐标原点0的距离为y204rdxdE πελ=θπελcos 420r dxdE y =,θπελsin 420rdxdE x = 因θθθθcos ,cos ,2yr d y dx ytg x ===,习题7-1图dq ξd ξ习题7-2 图axxdx习题7-2 图by代入上式,则)cos 1(400θπελ--=y =)11(4220Ly y +--πελ,方向沿x 轴负向。

θθπελθd y dE E y y ⎰⎰==00cos 400sin 4θπελy ==2204Ly y L+πελ 7-3 一细棒弯成半径为R 的半圆形,均匀分布有电荷q ,求半圆中心O 处的场强。

解:如图,在半环上任取d l =Rd θ的线元,其上所带的电荷为dq=λRd θ。

对称分析E y =0。

θπεθλsin 420R Rd dE x =⎰⎰==πθπελ00sin 4RdE E x R02πελ=2022Rq επ=,如图,方向沿x 轴正向。

【学习】第七章静止电荷的电场

【学习】第七章静止电荷的电场

i 1
i 1
i 1
整理课件
21
电偶极子:
两个带等量异号电荷的点电荷(-q和+q),相距l, l
很短,这对点电荷称为偶极子。
将从负电荷到正电荷的矢量l与电量q的乘积ql 称为
电偶极子的电矩,用pe表示。
-q l +q
电矩:pe=ql
图8-34
电矩pe是用来表征电偶极子电性质的一个物理量。
整理课件
22
F
1
4o
q1q2 r2
er
库仑定律 (7-1)
F
er
q2
r
q1 图7-1
er 是从点电荷q1指向点电荷q2的单位矢量。
①库仑定律的适用范围:点电荷
若带电体不能视为点电荷,则采用“化整为零,集零 为整”方法处理。
整理课件
6
①库仑定律的适用范围:点电荷
若带电体不能视为点电荷,则采用“化整为零,集零
受到的力.
整理课件
15
具体讲:
q0为正,则 E与q0受力方向相同
q0为负,则 E与q0受力方向相反
q
q0
EF
q
F q0
E
E F q0
q0因极性不同,受力方向不同,但q0所在处场强的方 向是唯一的。由场源电荷q的电性决定.
q为正,E 背向q
q为负,E 指向q
整理课件
16
3. 场强的计算-叠加原理
若:第i个点电荷在P点激 发的电场为 Ei 则:P点总场强
方向一致
q0
2q0
3q0
nq0
F0
2F0
3F0
nF0
由①知,场中不同点,电场的强弱和方向各不相同。

第七章静电场

第七章静电场
+ + + +
E、n
+q
+ + ++
+ +
+
+ +
的球面( 2)作半径为r的球面(球体外) (r ≥ R) 作半径为 的球面 球体外) S
v E
v dS
由高斯定理: 由高斯定理:
+ + + + + + + +
+q
+ + ++
第七章 静电场
第一节 电场 电场强度
一 电荷 1. 电荷 单位:库仑(C) 单位:库仑 2. 电荷具有量子性 电荷是电子电量e 电荷是电子电量 (e=1.602×10-19 C)的整数倍 × 3. 点电荷 形状和大小可以忽略的带电体称为点电荷 形状和大小可以忽略的带电体称为点电荷 二 库仑定律 在真空中两个静止点电荷间的相互作用力为 其中 k=1/4πε0 ε0=8.85×10-12 C2 N-1m-2 称为真空介电常数 称为真空介电常数 ×
静电学基本实 验定律之一
返 回 *
三 电场
1. 电场 是存在于带电体周围空间的特殊物质. 电场是存在于带电体周围空间的特殊物质 电场是存在于带电体周围空间的特殊物质. 场源电荷 静电场
2. 静电场的两个重要特性 ① 力的性质 放入电场中的任何电荷都受到电场力的作用. 放入电场中的任何电荷都受到电场力的作用. ② 能的性质 电荷在电场中移动时,电场力对电荷作功. 电荷在电场中移动时,电场力对电荷作功.
++ ++ + + + + + + +
r
00 R
②取高斯面S 取高斯面 以球心为圆心, 为半径作一球形高 以球心为圆心,r为半径作一球形高 斯面S。 斯面 。
+ + + + + + ++ + + + + +++
S
③高斯公式左边: 高斯公式左边:

大学物理第七章静电场思维导图

大学物理第七章静电场思维导图

绝缘体在静电场中表现特性
电荷保持
绝缘体不易导电,因此在静电场中,绝缘体上的电荷 难以移动或消失,能够长时间保持电荷。
极化现象
在静电场作用下,绝缘体中的正负电荷中心会发生相 对位移,形成电偶极子,从而产生极化现象。
介电常数
绝缘体的介电常数反映了其在静电场中的极化程度。 介电常数越大,绝缘体的极化能力越强。
导体和绝缘体之间相互作用
静电感应现象
当导体靠近绝缘体时,由于静电感应作用,导体会在靠近绝缘体的一侧感应出异号电荷,而绝缘体也会因为 极化作用在靠近导体的一侧出现束缚电荷。
电荷转移
在特定条件下,如导体与绝缘体接触或存在电位差时,可能会发生电荷转移现象。例如,在雷电天气中,云 层中的电荷可能会通过空气中的绝缘体(如水滴)转移到地面上的导体上。
电荷与电场关系
电荷
带正负电的粒子,是电场的源。
电场
电荷周围存在的一种特殊物质, 对放入其中的电荷有力的作用。
电荷与电场关系
电荷产生电场,电场对电荷有 力的作用。
电场强度与电势差
电场强度
描述电场的力的性质的物理量,表示电场的强弱和方向。
电势差
描述电场的能的性质的物理量,表示两点间电势的差值。
关系
电场强度与电势差密切相关,电场强度的方向是电势降低最快的 方向。
静电场中的导体和绝缘体
导体
内部存在自由电荷,能够导电的 物体。在静电场中,导体内部电 场为零,电荷分布在导体表面。
绝缘体
内部几乎没有自由电荷,不能导 电的物体。在静电场中,绝缘体 内部和表面都可能存在电荷。
静电感应
当导体靠近带电体时,由于静电 感应作用,导体内部电荷重新分 布,使得导体两端出现等量异号 电荷的现象。

大学物理第7章电场题库答案(含计算题答案)

大学物理第7章电场题库答案(含计算题答案)

大学物理第7章电场题库答案(含计算题答案)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN9题图 第七章 电场填空题 (简单)1、两无限大平行平面的电荷面密度分别为σ+和σ+,则两无限大带电平面外的电场强度大小为σε ,方向为 垂直于两带电平面并背离它们 。

2、在静电场中,电场强度E 沿任意闭合路径的线积分为 0 ,这叫做静电场的 环路定理 。

3、静电场的环路定理的数学表达式为 0l E dl =⎰ ,该式可表述为 在静电场中,电场强度的环流恒等于零 。

4、只要有运动电荷,其周围就有 磁场 产生;5、一平行板电容器,若增大两极板的带电量,则其电容值会 不变 ;若在两极板间充入均匀电介质,会使其两极板间的电势差 减少 。

(填“增大”,“减小”或“不变”)6、在静电场中,若将电量为q=2×108库仑的点电荷从电势V A =10伏的A 点移到电势V B = -2伏特的B 点,电场力对电荷所作的功A ab = 92.410⨯ 焦耳。

(一般)7、当导体处于静电平衡时,导体内部任一点的场强 为零 。

8、电荷在磁场中 不一定 (填一定或不一定)受磁场力的作用。

9、如图所示,在电场强度为E 的均匀磁场中,有一半径为R 的半球面,E 与半球面轴线的夹角为α。

则通过该半球面的电通量为 2cos B R πα-⋅ 。

10、真空中两带等量同号电荷的无限大平行平面的电荷面密度分别为σ+和σ+,则两无限大带电平面之间的电场强度大小为 0 ,两无限大带电平面外的电场强度大小为σε 。

11、在静电场中,电场力所做的功与 路径 无关,只与 起点 和 终点位置 有关。

12、由高斯定理可以证明,处于静电平衡态的导体其内部各处无 净电荷 ,电荷只能分布于导体 外表面 。

因此,如果把任一物体放入空心导体的空腔内,该物体就不受任何外 电场的影响,这就是 静电屏蔽 的原理。

(一般)13、静电场的高斯定理表明静电场是 有源 场, (一般)14、带均匀正电荷的无限长直导线,电荷线密度为λ。

大学物理-静电场(一)(带答案)

大学物理-静电场(一)(带答案)

一、库仑定律和电场力1.关于摩擦一物体后,物体呈现正电性的一种解释是:在摩擦过程中,[ ]A.物体获得了中子。

B.物体获得了质子。

C.物体失去了电子。

D.物体失去了中子。

【答案】:C2.两条平行的无限长直均匀带电线,相距为d,线电荷密度分别为±λ,若已知一无限长均匀带电直线的场强分布为λ2πε0r方向垂直于带电直线,则其中一带电直线上的单位长度电荷受到另一带电直线的静电作用力大小为[ ]A.λ24πε0d2B.λ24πε0dC.λ22πε0d2D.λ22πε0d【答案】:D3.关于电荷与电场,有下列几种说法,其中正确的是[]A.点电荷的附近空间一定存在电场;B.电荷间的相互作用与电场无关;C.若电荷在电场中某点受到的电场力很大,则表明该点的电场强度一定很大;D.在某一点电荷附近的任一点,若没放试验电荷,则该点的电场强度为零。

【答案】:A4. 两个静止不动的点电荷的带电总量为2q,为使它们间的排斥力最大,各自所带的电荷量分别为[]A.q2,3q 2B.q3,5q 3C.q,qD.−q2,5q 2【答案】:C5.关于电场力和电场强度,有下列几种说法,其中正确的是[]A.静电场的库仑力的叠加原理和电场强度的叠加原理彼此独立、没有联系;B.两静止点电荷之间的相互作用力遵守牛顿第三定律;C.在以点电荷为中心的球面上,由该点电荷所产生的电场强度处处相同;D.以上说法都不正确。

【答案】:B6.—点电荷对放在相距d处的另一个点电荷的作用力为F,若两点电荷之间的距离减小一半,此时它们之间的静电力为[ ]A.4FB.2FC.0.5FD.0.25F【答案】:A7.如图所示为一竖直放置的无穷大平板,其上均匀分布着面电荷密度为σ的正电荷,周围激发的电场强度大小为σ2ε0,方向沿水平方向向外且垂直于平板。

在其附近有一水平放置的、长度为l的均匀带电直线,直线与平板垂直,其线电荷密度为λ,则该带电直线所受到的电场力大小为[ ]A.σλ2πε0ln lB.σλ2ε0ln lC.σλl2πε0D.σλl2ε0【答案】:D8.质量为m、电荷为-e的电子以圆轨道绕静止的氢原子核旋转,其轨道半径为r,旋转频率为γ,动能为E,则下列几种关系中正确的是[]A.E=e8πε0rB.γ2=32ε02E3me4C.E=e 24πε0rD.γ2=32ε0E3me2【答案】:B9.电偶极子在非均匀电场中的运动状态[ ]A.只可能有转动运动;B.不可能有转动运动;C.只可能有平动运动;D.既可能有转动运动,也可能有平动运动。

静电场的详细计算

静电场的详细计算

静电场定义由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场。

静电场性质根据静电场的高斯定理:静电场的电场线起于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远,故静电场是有源场.从安培环路定理来说它是一个无旋场.根据环量定理,静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷,电场力所做的功都为零,因此静电场是保守场.根据库仑定律,两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,即F=(k·q1q2)/r²;,其中q1、q2为两电荷的电荷量(不计正负性)、k为静电力常量,约为9.0e+09(牛顿·米²)/(库伦²;),r为两电荷中心点连线的距离。

注意,点电荷是不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。

是实际带电体的理想化模型。

当带电体的距离比它们的大小大得多时,带电体的形状和大小可以忽略不计的点电荷。

静电场的泊松方程由于静电场是无旋场,故可用标量电位φ表征静电场(见电位)。

电位与电场强度的关系是式中Q点为电位参考点,可选在无穷远处;P点为观察点。

上式的微分形式为电场强度等于电位的负梯度,即E=-墷φ在ε为常数的区域,式中墷·墷可记作墷2,在直角坐标中分别为一阶与二阶微分算符。

这样,可得电位φ所满足的微分方程称为泊松方程。

如果观察点处自由电荷密度ρ为0,则墷2φ=0称为拉普拉斯方程。

泊松方程和拉普拉斯方程描述了静电场空间分布的规律性。

可以证明,当已知ρ、ε及边界条件时,泊松方程或拉普拉斯方程的解是惟一的,可以设法求解电位φ,再求出场中各处的E。

静电场知识点一、库仑定律①元电荷:元电荷是指最小的电荷量,用e表示,大小为②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。

表达式:,其中静电力常量二、电场①电场的产生:电荷的周围存在着电场,产生电场的电荷叫做源电荷。

大学应用物理第七章读书笔记

大学应用物理第七章读书笔记

⼤学应⽤物理第七章读书笔记静电场本章研究的是电磁运动中最简单的情况—静电场,所采⽤的研究⽅法为:从库仑定律开始,建⽴静电场的概念,从置于电场中的电荷所受的⼒和⼒做功的情况,研究静电场的性质,引⼊电场强度和电势两个重要的物理量。

建⽴场强叠加原理、⾼斯定理、环路定理等。

⼀、概念静电场:任何电荷周围都存在着电场,相对观察者为静⽌的电荷所激发的电场。

电场的特点(1) 电荷之间的相互作⽤是通过电场来传递(2) 对位于其中的带电体有⼒的作⽤(3) 带电体在电场中运动,电场⼒要作功——电场是种物质,具有能量、质量和动量。

电场强度:放⼊电场中某点的电荷所受静电⼒F跟它的电荷量⽐值,叫做该点的电场强度。

定义式:E=F/q ,F为电场对试探电荷的作⽤⼒,q为放⼊电场中检验电荷(试探电荷)的电荷量。

电场强度的⽅向:规定为放在该点的正电荷受到的静电⼒⽅向。

与正电荷受⼒⽅向相同,与负电荷受⼒⽅向相反电场⼒:电荷之间的相互作⽤是通过电场发⽣的。

只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场,电场的基本性质是它对放⼊其中的电荷有⼒的作⽤,这种⼒就叫做电场⼒判断⽅向⽅法:正电荷沿电场线的切线⽅向,负电荷沿电场线的切线⽅向的反⽅向。

计算:电场⼒的计算公式是F=qE,其中q为点电荷的带电量,E为场强。

或由W=Fd,也可以根据电场⼒做功与在电场⼒⽅向上运动的距离来求。

电磁学中另⼀个重要公式W=qU(其中U为两点间电势差),可由此公式推导得出。

静电⼒作功的特点:单个点电荷产⽣的电场中任意带电体系产⽣的电场中电荷系q1、q2、…的电场中,移动q0,有结论:电场⼒作功只与始末位置有关,与路径⽆关,所以静电⼒是保守⼒,静电场是保守⼒场。

电通量:通过电场中任意给定⾯积的电场线的数⽬,叫做通过该⾯积的电场强度通量,简称电通量。

(它是研究电场性质的常⽤物理量)公式:电通量密度是通过垂直于电场⽅向的单位⾯积的电通量,它等于该处电场的⼤⼩E 。

电通量密度精确地描述了电⼒线的疏密。

大学物理普通物理学chapter-7

大学物理普通物理学chapter-7

e r 12
k
q1q2 r3
r12
k 1 9109 N m2/C2 4πε0
0 = 8.8510-12 C2 ·N-1·m-2
真空介电常量
F1 2
F21
1
4π 0
q1q 2 r2
er12
1
4π 0
q1q 2 r3
r1 2
返回 退出
F1 2
F21
1
4π 0
q1q 2 r2
er12
• 电场中各处的力学性质不同。
2. 在电场中的同一点上放不同的
试验 电荷。

F q0
与q0无关。
电场强度(intensity
of electric field):
F
E
q0
返回 退出
F
E
q0
场强的大小: F/q0 场强的方向:正电荷在该处所受 电场力的方向。
讨论
1.
矢量场
E
E
r
E
x,y ,z
返回 退出
使用Matlab求解得到的两个 超越方程 F=0的位置x =0.94m 排斥力最大的位置x =1.25m
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补充例7-1 设原子核中的两个质子相距4.0×10-15 m, 求此两个质子之间的静电力。
解:两个质子之间的静电力是斥力:
Fe
1
4π 0
q1q 2 r2
9.0 109
按库仑定律,电子和质子之间的静电力为
Fe
1 4πε 0
e2 r2
8.89
109
(1.60 1019 )2 (0.529 1010 )2
8.22108 (N)
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(统考版)高考物理一轮复习 第七章 静电场 第1讲 电场的力的性质学生用书

(统考版)高考物理一轮复习 第七章 静电场 第1讲 电场的力的性质学生用书

第1讲电场的力的性质一、点电荷、电荷守恒定律1.点电荷:有一定的电荷量,忽略形状和________的一种理想化模型.2.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体________到另一个物体,或者从物体的一部分________到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持________.(2)起电方式:________、________、感应起电.(3)带电实质:物体带电的实质是________.二、库仑定律1.内容:________中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的________成正比,与它们的距离的________成反比.作用力的方向在它们的连线上.2.表达式:F=________,式中k=________ N·m2/C2,叫静电力常量.3.适用条件:(1)________中;(2)________.三、电场强度、点电荷的场强1.定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的________.2.定义式:E=________.单位:N/C或V/m.3.点电荷的电场强度:真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度:E=________.4.方向:规定________在电场中某点所受________的方向为该点的电场强度方向.5.电场强度的叠加:电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的________和,遵从________定则.四、电场线1.定义:为了形象地了解和描述电场中各点电场强度的________和________,在电场中画出一条条有方向的曲线,曲线上每点的________表示该点的电场强度方向,曲线的________表示电场强度的大小.2.五、处于静电平衡状态的导体的特点1.导体内部的场强________.2.导体是一个等势体,导体表面是等势面.3.导体表面处的场强方向与导体表面________.4.导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的________上.5.在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有净电荷.,生活情境1.如图所示,塑料梳子与头发摩擦后能吸引纸屑,经检验梳子所带的电荷为负电荷,则(1)梳子失去了一些电子( )(2)梳子得到了一些电子( )(3)头发得到了一些电子( )(4)头发和梳子间没有电子转移( )教材拓展2.[人教版选修3-1改编]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.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合3.[人教版选修3-1P15T5改编]如图所示为某区域的电场线分布,下列说法正确的是( )A.这个电场可能是正点电荷形成的B.D处的场强为零,因为那里没有电场线C.点电荷q在A点所受的电场力比在B点所受电场力小D.负电荷在C点受到的电场力方向沿C点切线方向考点一 库仑定律的理解与应用1.对库仑定律的理解 (1)F =kq 1q 2r 2,r 指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个均匀带电球,r 为两球的球心间距.(2)当两个电荷间的距离r →0时,电荷不能再视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无穷大.2.库仑力具有力的共性(1)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵从牛顿第三定律. (2)库仑力可使带电体产生加速度. (3)库仑力可以和其他力平衡.(4)某个点电荷同时受几个点电荷的作用时,要用平行四边形定则求合力.跟进训练1.如图所示,真空中两个完全相同的绝缘带电金属小球A 、B (均可看做点电荷),分别带有-12Q 和+Q 的电荷量,两球间静电力为F .现用一个不带电的同样的金属小球C 先与A 接触,再与B 接触,然后移开C ,接着再使A 、B 间距离增大为原来的2倍,则它们间的静电力大小为( )A .3128F B .5128F C .364F D .564F2.如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m 的点电荷A 、B ,A 带电+Q ,B 带电-9Q .现引入第三个点电荷C ,恰好使三个点电荷均在静电力的作用下处于平衡状态,则C 的带电性质及位置应为( )A .正,B 的右边0.4 m 处 B .正,B 的左边0.2 m 处C .负,A 的左边0.2 m 处D .负,A 的右边0.2 m 处3.[2022·四川乐山模拟]如图,带电量分别为q a、q b、q c的小球,固定在等边三角形的三个顶点上,q a所受库仑力的合力F方向垂直于q a、q b的连线,则( ) A.q b、q c异号,且q c=2q bB.q a、q b异号,且q b=2q aC.q a、q c同号,且q c=2q aD.q a、q b同号,且q b=2q a4.如图所示,用两根长度均为l的绝缘轻绳将带正电的小球悬挂在水平的天花板下,小球的质量为m,轻绳与天花板的夹角均为θ,小球正下方距离也为l的A处一绝缘支架上同样有一个带电小球,此时轻绳的张力均为0,现在将支架水平向右移动到B处,B处位置与两轻绳结点的连线与竖直方向的夹角为θ,小球处于静止状态,若已知θ=30°,则( ) A.A处的带电小球带负电B.支架在A处与在B处时两小球之间的库仑力大小之比为2∶3mgC.支架在B处时,左边绳子的张力为mg-√32mgD.支架在B处时,右边绳子的张力为mg+√32[思维方法]解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多了电场力.具体步骤如下:考点二电场强度的理解及计算2.电场强度的三个计算公式:例.[2021·湖南卷,4]如图,在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷,在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷,在距P(a,a)为√2a的某点处放置正点电荷Q,使得P点的电场强度为零.则Q的位置及电荷量分别为( )A.(0,2a),√2q B.(0,2a),2√2qC√2q√2q跟进训练5.[人教版必修第三册P17T6改编]如图所示,一个质量为30 g、带电荷量为-1.7×10-8C的半径极小的小球用绝缘丝线悬挂在某匀强电场中,电场线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直方向夹角为30°,则匀强电场方向和大小为(g取10 m/s2)( )A.水平向右,5×106 N/CB.水平向右,1×107 N/CC.水平向左,5×106 N/CD.水平向左,1×107 N/C6.如图所示,在x轴上关于原点O对称的两点A、B分别固定放置点电荷+Q1和-Q2,x轴上的P点位于B点的右侧,且P点电场强度为零,则下列判断正确的是( )A.x轴上P点右侧电场强度方向沿x轴正方向B.Q1<Q2C.在A、B连线上还有一点与P点电场强度相同D.与P点关于O点对称的M点电场强度可能为零7.(多选)如图所示,在圆心为O、半径为R的圆周上等间距分布着三个电荷量均为q 的点电荷a、b、c,其中a、b带正电,c带负电.已知静电力常量为k,下列说法正确的是( )A.a受到的库仑力大小为√3kq23R2B.c受到的库仑力大小为√3kq23R2,方向由O指向cC.a、b在O点产生的场强为√3kqR2D.a、b、c在O点产生的场强为2kq,方向由O指向cR2考点三电场线的理解和应用1.电场线的应用(1)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大.(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向.(3)沿电场线方向电势逐渐降低.(4)电场线和等势面在相交处互相垂直.2.两种等量点电荷的电场线等量异种点电荷等量同种点电荷O点最大,向外逐渐减小O点为零,向外先变大后变小跟进训练8.如图所示是真空中两点电荷的周围的电场分布情况.图中O点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,OM=ON.下列说法正确的是( )A.同一电荷在O、M、N三点所受的电场力相同B.同一电荷在O、M、N三点的电场力方向相同C.O、M、N三点的电场强度大小关系是E M=E N>E OD.把另一自由电荷从M点静止释放,将沿MON做往复运动9.如图所示为静电场的一部分电场线的分布,下列说法正确的是( )A.这个电场可能是负点电荷形成的B.C点处的场强为零,因为那里没有电场线C.点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大D.负电荷在B点时受到的电场力方向沿B点切线方向10.如图是一带电球体和一可视为点电荷的带电小球周围电场线的分布图,球体和小球所带电荷量相同,A为球体球心与小球连线在球体外的部分的中点,B、C为关于连线对称的两点.取无穷远处电势为零,以下说法正确的是( )A.小球一定带正电,带电球体一定带负电B.A点处的电势为零,B、C两点电场强度相同C.将带电粒子从B点移到C点电场力做功为零D.A点的电场强度小于B、C两点的电场强度第七章 静电场第1讲 电场的力的性质必备知识·自主排查一、 1.大小2.转移 转移 不变 摩擦起电 接触起电 得失电子 二、1.真空 电荷量的乘积 二次方 2.kq 1q 2r 29.0×1093.(1)真空 (2)点电荷 三、 1.比值 2. Fq 3.k Qr 24.正电荷 电场力 5.矢量 平行四边形 四、1.大小 方向 切线方向 疏密2.(1)正电荷 (2)相交 (3)场强 (4)场强方向 (5)降低 (6)垂直 五、(1)处处为零 (3)垂直 (4)外表面生活情境1.(1)× (2)√ (3)× (4)× 教材拓展2.解析:由感应起电可知,近端感应出异种电荷,故A 带负电,B 带正电,故A 项错误;处于静电平衡状态下的导体是等势体,故A 、B 电势相等,故B 项错误;先移去C ,则A 、B 两端的等量异种电荷又重新中和,而先分开A 、B ,后移走C ,则A 、B 两端的等量异种电荷就无法重新中和,故C 项正确,D 项错误.答案:C 3.答案:C关键能力·分层突破1.解析:根据库仑定律知:F =kQ·12Qr 2=12kQ 2r 2,用不带电的小球C 与A 接触,则A 、C 的电荷量为Q A =Q C =-14Q ,C 与B 再接触,则B 的电荷量为Q B =+38Q ,根据库仑定律知此时静电力大小:F ′=k14Q·38Q (2r )2=3128k Q 2r 2=364F ,故C 正确,A 、B 、D 错误.答案:C2.解析:根据库仑定律,当C 在A 的左侧时,C 受到A 、B 库仑力的合力才可能为0,则C 在A 的左边;为使A 受到B 、C 的库仑力的合力为0,C 应带负电;设C 在A 左侧距A 为x 处,由于C 处于平衡状态,所以k Qqx 2=9kQ·q(0.4+x )2,解得x =0.2 m ,C 正确.答案:C3.解析:根据题意可知,小球a 、c 之间存在排斥力,q a 、q c 同号,小球a 、b 之间存在吸引力,q a 、q b 异号,所以q b 和q c 异号,根据平行四边形法则,排斥力是吸引力的两倍,根据库仑定律F =kq 1q 2r 2,故F ac =kq a q c r 2、F ab =kq a q b r 2,根据题意得F ac =2F ab ,所以有q c =2q b ,故B 、C 、D 错误,A 正确.答案:A4.解析:当绝缘支架上的带电小球在A 位置时,轻绳的张力均为0,对其受力分析可知其只受重力和库仑力,因此两小球之间的库仑力为斥力,则A 处的带电小球带正电,故A 错误;根据库仑定律可得F =k Qqr 2,因此绝缘支架在A 处与在B 处时,两小球之间的库仑力大小之比F AF B=r 22 r 12 =1cos 230°=43,故B 错误;根据平衡条件知,F A =mg ,则支架在B 处时,两球间的库仑力为F B =34F A =34mg ,设左、右绳的张力分别为F 1和F 2,则由正交分解可得F 1cos 30°+34mg sin 30°=F 2cos 30°,F 1sin 30°+34mg cos 30°+F 2sin 30°=mg ,解得F 1=mg -√32mg, F 2=mg -√34mg ,故C 正确,D 错误.答案:C例 解析:(a ,0)和(0,a )两点处的电荷量为q 的点电荷在P 点产生的电场强度的矢量和E =√2kq a 2,方向如图所示[由点(a ,a )指向点(0,2a )],由在距P 点为√2a 的某点处放置的正点电荷Q 使得P 点电场强度为零可知,此正电荷位于(0,2a )点,且电荷量Q 满足kQ(√2a)2=√2kq a 2,解得Q =2√2q ,B 正确.答案:B5.解析:分析小球受力如图所示,重力mg竖直向下,丝线拉力F T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F,小球带负电,所受电场力方向与场强方向相反,所以场强方向水平向右,小球在三个力作用下处于平衡状态,三个力的合力必为零,所以F=mg tan 30°,又F=Eq,则E=mg tan30°q,代入数据得:E=1×107N/C,故选项B正确.答案:B6.解析:根据题述可知P点的电场强度为零,根据点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知,+Q1的电荷量一定大于-Q2的电荷量,A、B连线上其余各点电场强度都不为零,故B、C错误;由于+Q1的电荷量大于-Q2的电荷量,可知P点右侧电场方向沿x轴正方向,故A正确;由于Q1>Q2,M点和P点关于O点对称,P点电场强度为零,由点电荷电场强度公式和场强叠加原理可知,M点电场强度一定不为零,D错误.答案:A7.解析:根据几何关系得ab间、bc间、ac间的距离r=√3R,根据库仑力的公式得a、b、c间的库仑力大小F=k q2r2=k q23R2,a受到的两个力夹角为120°,所以a受到的库仑力为F a=F=k q23R2,c受到的两个力夹角为60°,所以c受到的库仑力为F c=√3F=√3kq23R2,选项A错误,B正确;a、b在O点产生的场强大小相等,根据电场强度定义有E0=k qR2,a、b带正电,故a在O点产生的场强方向是由a指向O,b在O点产生的场强方向是由b指向O,由矢量合成得a、b在O点产生的场强大小E=k qR2,方向由O→c,选项C错误;同理c在O点产生的场强大小为E0=k qR2,方向由O→c,运用矢量合成法则得a、b、c在O点产生的场强E′=2k qR2,方向由O→c.选项D正确.答案:BD8.解析:O、M、N三点的电场强度方向相同,但大小不同,O点场强最大,E M=E N<E O,同一电荷在三点所受的电场力大小不同,方向相同,故选项A、C错误,B正确;把另一电荷从M点静止释放,由于受到水平的电场力作用不会沿MON做往复运动,故选项D错误.答案:B9.解析:负电荷的电场线是指向负电荷的直线,故A错误;电场线只是形象地描述电场,没有电场线的地方,场强不一定为零,故B错误;电场线的疏密表示电场的强弱,E A >E B,F=qE,所以F A>F B,故C正确;负电荷在B点所受电场力的方向与B点的切线方向相反,故D错误.答案:C10.解析:如果小球带正电,带电球体带负电,带电球体的电荷较分散,在小球右侧空间中,电场线应该始终不可能有向左的分量,故小球应带负电,带电球体带正电,A错误;带电球体不能看成点电荷,所以A点的电势一定不为零,B错误;根据对称性可知,B、C 两点的电场强度大小相等,电势也相等,所以将带电粒子从B点移到C点电势能变化量为零,电场力做功也为零,C正确;A点在小球和带电球体的连线上,且二者带异种电荷,结合库仑定律分析可知,A点的电场强度大小大于B、C两点的电场强度,D错误.答案:C11。

电磁学1库仑定律和电场强度

电磁学1库仑定律和电场强度

真空中的 介电常数
4o o 编8 辑.8 ppt 1 5 1 0C 22/N2m
注:
F
q1q2
4or 2
er
1°遵从牛顿第三定律 F 12F 21
2°库仑定律只适用两个静止点电荷 q1、q2 同号, 排斥力 q1、q2 异号, 吸引力
F12
r
F21
q1
F21
r
q2
F12
q2
q1
3°若q1、q2在介质中,介电常数 = ro;
2
R 6
Q
30R2
例6. 半径为 R 的均匀带电圆盘,面电荷密度为 ,
求:圆盘轴线上任一点 P 的场强。
解:圆盘可视为许多小圆环组成
取半径为 r 宽为dr 的圆环
d q 2πrdr
R or
dr
P Ex
以dq 代替右式中的q 得:
x dE
dE24πxo(r22πxrd2r)32
E4πo(rx2qx2)32
带电圆环在轴线上的电场强度:
dE4πo(ss2dqr2)32
x R时,s x R c o s,r R s in
xRcos2R 2sind
E040(x2R 22R xcos)32
Q
4 0
0
x
2
,
编辑ppt
, xR xR
作业 6-T1、T2、T3、T4
编辑ppt
空气中 : o
4°基本实验规律
在宏观,微观领域编辑都ppt 适用!
2. 电力叠加原理
实验证明:
多个点电荷存在时,任意一个点电荷受的
静电力等于其它各个点电荷单独存在时对它
的作用力的矢量和。
q2 q1

2020版赢在微点人教版物理总复习讲义:7-第1讲 库仑定律 电场力的性质 Word版含答案

2020版赢在微点人教版物理总复习讲义:7-第1讲 库仑定律 电场力的性质 Word版含答案

姓名,年级:时间:第七章静电场第1讲库仑定律电场力的性质一、电荷守恒点电荷库仑定律1.元电荷元电荷e=1.60×10-19C,带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,单个质子、电子的电荷量与元电荷相同.2.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不会创生,也不会消失,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。

(2)三种起电方式①接触起电;②摩擦起电;③感应起电。

(3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。

3.点电荷代表带电体的有一定电荷量的点,是一种理想化模型,当带电体本身大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。

点电荷的体积不一定很小,带电量也不一定很少。

4.库仑定律(1)内容: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,与它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

(2)公式:F=k q1q2r2,式中的k叫做静电力常量,其数值是9。

0×109N·m2/C2。

(3)适用条件:真空中静止的点电荷.二、静电场电场强度点电荷的场强1.静电场静电场是客观存在于电荷周围的一种物质,其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。

2.电场强度(1)定义式:E=Fq,是矢量,单位:N/C或V/m。

(2)点电荷的场强:E=错误!.(3)方向规定:正电荷在电场中某点受力的方向为该点的电场强度方向。

(4)电场叠加:多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和.(5)计算法则:遵循矢量合成法则——平行四边形定则.三、电场线1.定义为了形象地描述电场中各点的电场强度的强弱及方向,在电场中画出的一些曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的疏密表示电场强度的大小。

2.几种典型电场的电场线3.特点(1)电场线从正电荷出发,终止于负电荷或无限远处,或来自无限远处,终止于负电荷。

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➢氢分子和氦原子中原子核内两个质子运动 状态很不相同,但电量相同。
e
e


氢分子
e
++
e 氦原子
7.1.2 库仑定律 1785年,库仑通过扭秤实验得到。
一、点电荷
带电体的线度远远小于

问题中所涉及的距离。

二、库仑定律的表述
相对于惯性系观察,自由空间(或真空)中两个静 止的点电荷之间的作用力(斥力或吸力,统称为库仑力) 与这两个电荷所带电量的乘积成正比,与它们之间距离 的平方成反比,作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。 同号电荷相斥,异号电荷相吸。
二、库仑定律的适用范围
1.库仑定律只对静止点电荷成立; 运动电荷为何不适用? 运动电荷(通电导线)只能产生磁力!静止坐标系 运动电荷(点电荷)可以感受电力!运动坐标系
2. r的数量级在10-14m~107m范围内,库仑定律成立。 试验定律,高能粒子散射到人造地球卫星
7.1.3 电力的叠加原理
大小(平方反比),方向(连线),性质(作用反作用)
➢ 两个静止点电荷之间的相互作用力符合牛顿第三定律
F21 F12
F12:q2对q1的作用力
F21
k
q1q2 r221
er 21
q1对q2的作用力
q1 r21 er 21
q1 r21 er 21
q2 F21
q2 F21
q1 r21 q2 er 21 F21
三、历史上对于电磁现象的观察与研究
1.观察与记录阶段 “顿牟掇芥,磁石引针” 2.定量研究阶段
➢1785年,库仑提出静电公式——库仑定律; ➢1800年,伏打发明电堆,电学由静电走向动电; ➢1820年,奥斯特发现电流的磁效应; ➢1820年,安培提出电流元之间的相互作用规律
——安培定律; ➢1831年,法拉第发现了电磁感应现象; ➢1865年,麦克斯韦建立了完整的电磁场理论。
ELECTROMAGNETISM
物理学:物质和能量。
物质存在的形式,内部结构,物质间的作用, 运动和转化。
h趋于0
h不等 于0
经典论 量子论
v《 c
相对论
相对论量子力 学
v~c
绪论
一、电磁学的研究内容
电磁学是经典物理学的一部分。它是研究电 磁现象的规律的学科。它研究物质间的电磁相互 作用,以及电磁场产生、变化和运动的规律。
q1 r21
q2
er 21
F21
Hale Waihona Puke ➢ k的取值q1对q2的作用力 国际单位制中
F21
k
q1q2 r221
er 21
k = 8.99×109 N·m2/C2
➢ SI中库仑定律的常用形式
令 k 1
4π 0
0
8.85
10
12
C2 m2N
真空介电常数 真空电容率
F21
q1q2
4π 0r221
er 21
二、四种基本相互作用
1. 引力
2. 电磁力
3. 强核力
4. 弱核力
相对强弱:
强相互作用的强度=1,电磁相互作用≈10-2,引力相互 作用≈10-38。
电力和引力:平方反比,中心力场
Fe
k
q1q2 r2
e12,比例系数k
8.99 109
N
m2
C 2
Fm
G
m1m2 r2
e12,比例系数G
6.67 1011 N
可设氦核间距1e-13m
Fe 9109
3.2 10-19 10-26
2
910-2N,
相差1e-35倍 什么概念!
7 10-27 2
Fm =7 10-11 10-26 =310-37 N
引力,电力,相差一万亿亿亿亿倍,排斥吸引 电荷,正负电荷精密混合微妙平衡,组成物质 平方反比的电力,小范围维持微妙平衡分布 质子为何可以紧挨? 核力,更短程力! 核的稳定性,核力和电力的拉锯 电子本身为何不四散分裂?电子还可分裂吗? 质子和电子为何不吸引紧挨(电子挤在一起)? 量子力学+电力=材料结构
m2
kg 2
长度 质量 时间 电流 温度 物质量 光强
l
m
t
I
T
n
IV

千克 秒
安培 开尔文 摩尔 坎培拉
m
kg s
A
K
mol cd
辅助单位:平面弧度rad,立体球面度sr
估算两alpha粒子间的电力和引力
He核,两质子两中子,电子质量0.9e-30kg,质子 中子质量1836倍于电子。
氢原子半径0.53e-10m, 氦原子半径0.31e-10m, 原子核半径1e-15 – 1e-14m,99.96%的质量
3.相对论的创立进一步证明电磁场是一个统一的实体
第七章 静 电 场(11学时) (The Electrostatic Field)
7.1 库仑定律(1学时) 7.2 电场、电场强度(3学时) 7.3 静电场的高斯定理(3学时) 7.4 静电场的环路定理、电势(4学时)
7.1 库 仑 定 律 (Coulomb’s Law )
一臂之遥两个人,1m 质量50kg /每mol质量0.012kg 约 4000mol 2.4e27个碳原子,1.5e28个电子,1%,1.5e26个电子
1.610-19 1.51026 2
Fe 9 109
1
5.41024N
多大的力量?
电和磁 分开来:静电和静磁 合起来,电动力学,动电磁,电磁学 源于电荷所受的力,电力和磁力,难求 电场和磁场,叠加原理,简洁 定义基于静电和静磁(理想)
2. 正、负电子的湮灭: [电子]+[正电子]→2[光子] 电荷:-e+e→0
3.中子的放射性衰变: [中子] →[质子]+[电子]+[反中微子] 电荷:0 →e+(-e)+0
四、电荷的相对论不变性
一个电荷的电量与它的运动状态无关。 例:➢回旋加速器中电子运动速度的计算中,
已认为电子电荷 e 不变。
从实验上测定了基本电荷的量值,
证明了微小粒子带电量的变化不连
续性。
密立根
+
3.电荷数:微观粒子所带的基元电荷的个数。
4. 现代物理预言夸克
Q Ne
1 3
e
2 3
e
三、电荷守恒
1. 表述:在一个和外界没有电荷交换的系统内,正负 电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。 电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律。
7.1.1 电荷(Electric Charge) 一、电荷的种类
1.正电荷与负电荷 同种相斥,异种相吸
2.电量Q或q:带电体所带电荷的多少。 单位:库[仑] 符号:C
二、电荷的量子性(Quantization)
1.电荷总是以一个基本单元的整数倍出现。
基本单元:e =1.602×10-19C
2.密立根油滴试验 1913年,密立根用液滴法首先
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