高中物理--静电场基本知识_ppt

P
E2
E1
E
P点的电场强度，等 于+Q1在该点产生的 电场强度E1与-Q2在该 点产生电场强度E2的矢量和Q12遵循平行四边形定则。
2021/6/1
电场强度的叠加
一个比较大的带电物体不能看做点电荷。
在计算它的电场时，可以把它分做若干小块，只要每个小块足够小，就可以把每小 块所带的电荷看成点电荷，然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电 场。
在电场的不同位置，比例常数E一般说来是不一样的。
（1）、电场强度：放入电场中某点的电荷所受的力F与它的电 荷量q的比值，叫做这点的电场强度（场强）。
比值定义法 （2）、公式：E=F/q （3）、单位：牛每库（N/C）；伏每米（V/m）；1V/m=1N/C （4）、方向：电场强度是矢量
其方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同；跟负电荷在 该点所受的静电力的方向相反
2021/6/1
电势
A
2021/6/1
l
规定O点的电势能为零
E场 电荷q在A点的电势能EpA：
EpA qE场l cos
如果在A点放的是2q的电荷呢？
O
EpA/q是相同的 对电场中的不同位置，这个比 值一般是不同的
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： Ep
q
2、大小：F=kQ1Q2/r2
3、方向：同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
4、适用条件： ⑴.真空(空气中近似成立) ⑵.点电荷
点电荷是一种理想化模型，只有电荷量而没有大 小的几何点。 2021/6/1
5、应用多个电荷的库仑定律时，应注意：
(1)任何一个电荷所受的库仑力等于周围其他各点电荷 对它的作用力的合力。 (2)几个库仑力或库仑力和其他性质的力合成时均遵守 平行四边形法则。
2021/6/1
电场线
2021/6/1
电场线
2021/6/1
电场线 电场线的特点：
电场线是电场中实 际存在的线吗？
1、电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；
2、电场线在电场中不相交；
3、在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强 度较小的地方电场线较疏，可以用电场线的疏密来表示电场 强度的相对大小。
2021/6/1
电场强度
电场
万有引力
超距作用
既不需要媒介，也不需经历时间，而是超越空间直接发生的作 用力。
G
m1m2 r2
静电力像万有引力一样，也是一种超距 力
k
q1q2 r2
超距作用观点不可避免地带来一种神秘 色彩，与人类的理智和科学追求不符
2021/6/1
电场
19世纪30年代，法拉第提出：在电荷的周围存在着由它产生的
W重 = EP1-EP2
2021/6/1
W电 = EPA-EPB
电势能
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大 差异—存在两种电荷
• 正电荷顺电场线移动， • 电场力做正功，电势能减少
• 负电荷顺电场线移动， • 电场力做负功，电势能增加 • 正电荷逆电场线移动， • 电场力做负功，电势能增加 • 负电荷逆电场线移动， • 电场力做正功，电势能减少
E B
q A
FM
在线段AM上静电力对q所 做的功：
W1 qE AM
在线段MB上静电力对q所 做的功：
W2 0
W W1 W2 qE AM
2021/6/1
静电力做功的特点
电荷q沿任意曲线ANB从A点移动到B点：
可以用无数组跟静电力垂直
E 和平行的折线来逼近曲线
B
ANB
N
只要q移动方向与静电力平 行，静电力都做功
Q
r
Q
r
一个半径为R的均匀带电球体 （或球壳）在外部产生的电 场，与一个位于球心的、电 荷量相等的点电荷产生的电 场相同，球外各点的电场强 度：
E
k
Q r2
r>R，Q是整 个球体所带的 电荷量
2021/6/1
电场线 我们可以用什么方法来形象地描述电场呢？ 电场线：
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点 的切线方向表示该点的电场强度方向。
2021/6/1
等势面 几种典型电场的等势面：
2021/6/1
匀强电场
如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就 叫做匀强电场。 匀强电场的电场线是什么样的？ 匀强电场的电场线是间隔相等的平行线
带有等量异号电荷 的一对平行金属板， 如果两板相距很近， 它们之间的电场， 除边缘部分外，可 以看做匀强电场。
2021/6/1
电势能和电势
质 实质是电子的转移，并不是创造电
荷。
2021/6/1
电 荷
表述一：
守 电荷既不能创造,也不能消灭,它只能
恒 定 律
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,在转移的过程 中，系统的电荷总数保持不变.
表述二： 一个与外界没有电荷交换的系统，电
荷的代数和总是保持不变。
2021/6/1
元
电 电荷量：电荷的多少。单位:库仑 C
荷
最小电荷量：电子所带的电荷量
元电荷：最小电荷量，用e表示
e=1.60x10-19C
所有带电体的电荷量或者等于e，或者 是e的整数倍。故电荷量不能连续变化。
q
比荷：带电体的电荷量与质量的比
2021/6/1
m
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.
2021/6/1
点电荷的电场 点电荷是最简单的场源电荷，它激发的电场有什么特点呢？
Q
r
q
Qq F k r2
EF q
E
k
Q r2
式中Q是场源电荷大小 如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相 等。
2021/6/1
电场强度的叠加
如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？
电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在 该点产生的电场强度的矢量和
能否用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱？
不同电荷量的试探电荷，即使在电场的同一点，受到的静电力
也不相同。
试探电荷在电场中
Q
q1 F1
某点受到的力F很 可能与试探电荷的
电荷量q成正比：
Q
2q1
2F1 F=Eq
E是比例常数，与
Q
3q1
q无关
3F1
2021/6/1
电场强度 实验表明：
试探电荷在电场中某个位置所受的力，的确与试探电荷的 电荷量成正比；
第7章 静电场 （高中）
2021/6/1
物体带电的实质：
质子（正电）
原子核
中子（不带电）
原子
核外电子（负电）
原来电中性的物体得到电子则带上负电， 失去电子的带上正电。实质是电子的转移。
2021/6/1
物
体 Ⅰ、摩擦起电
带 电 方 法 原因：
不同物质的原子核束缚电子的本 领不同，失去电子的物体带正电， 得到电子的物体带负电。
电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予
的。
A
B
电荷
电场
电荷
电场以及磁场已被证明是一种客观存在，并且是互相联系的， 统称为电磁场。
变化的电磁场以有限的速度——光速，在空间传播。
它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，因而 场与实物是物质存在的两种不同形式。
本章只讨论静止电荷产生的电场，称为静电场。
电势能
E
E
A
B
A
B
正电荷在电场中从A点移动到B 正电荷在电场中从B点移动到A
点时，静电力做正功，电荷的 点时，静电力做负功，电荷的
电势能减少
电势能增加
2021/6/1
电势能 功是能量转化的量度
2、静电力做的功等于电势能的减少量
WAB EpA EpB Ep
WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功 EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能 如果知道了在两点间移动电荷时，静电力做的功，那么这两个 位置的电势能知道吗？
2021/6/1
电势能
1、由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关， 电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能，用 Ep表示。
WG Ep1 EP2
物体下降时，重力做正功，重力势 能减少
物体上升时，重力做负功，重力势 能增加
类比于重力做功与重力势能的关系，静电力做功与电势能有什 么关系呢？
2021/6/1
2021/6/1
物 体
Ⅱ、感应起电
带 静电感应的原因：把带电球C移近金属导体A和B 电 时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A 方 和B带上了等量的异种电荷．感应起电没有创造 法 电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷
从物体的一部分转移到另一部分．
2021/6/1
物 体
Ⅲ、接触带电
带
电
方 +Q
静电力做功的特点
在电场强度为E的匀强电场中，试探电荷q沿几条不同路径从A 点移动到B点，这几种情况下静电力对电荷所做的功分别是多 少？
E q所受的静电力：
B F qE
q
A
F M
静电力对q所做的功：
W F cos AB
qE AM
2021/6/1
静电力做功的特点 电荷q沿折线AMB从A点移往B点：
2021/6/1
等势面 地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常用等势面来表示电势的高低。 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
2021/6/1
等势面
等势面的特点： 1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意 两点间移动电荷，电场力不做功； 2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面， 任意两个等势面都不会相交； 3、等差等势面越密的地方电场强度越大
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位 置时所做的功。
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电 荷在大地表面上的电势能规定为零。
2021/6/1
电势能
4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 5、电势能是标量
由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势 能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联 系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。
2021/6/1
电场强度 电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。
电场的强弱是 与位置有关的。
实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况
的，称为试探电荷，或检验电荷；
电荷量和尺寸充分小
被检验的电场是电荷O所激发的，所有电荷O称为场源电荷，或 源电荷。
2021/6/1
电场强度
怎样来描述电场的强弱呢？
2021/6/1
电势能
静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电 场中某点的电势能的数值。
WAB EpA EpB EpB 0 WAB EpA
如果规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能等于 WAB
3、电势能具有相对性：要确定电荷在电场中某点的电势能的数 值，必须先确定零电势能参考位置。
2021/6/1
电势能
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和 电场中，电场力：电荷之
物体之间存在的吸引力
间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能，
叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对 位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
重力做功，重力势能改变
电场力作功，电势能改变
重力做正功，重力势能就减少 电场力做正功，电势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 电场力做负功，电势能就增加
q
F
A
与静电力平行的短折线的长 度之和等于∣AM∣
W qE AM
2021/6/1
静电力做功的特点
不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功 都是一样的 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起 始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关 这个结论对非匀强电场适用吗？ 这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以 证明对于非匀强电场也是适用的
2021/6/1
电势
沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 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。)
法
接触后 1 Q 1 Q
再分开 2
2
Q
接触后
3Q
Q
Q
再分开
2021/6/1
三
种 (1)摩擦起电： 带 正负电荷的分开和转移
电
方 (2)感应起电： 法 电荷从物体的一部分转移到另一部分
(3)接触起电： 电荷从一个物体转移到另一个物体
2021/6/1
起
电 无论是哪种起电方式,其本质都是将
的 本
正、负电荷分开,使电荷发生转移，
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
2021/6/1
电势
沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 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）