高中物理知識點總結(jié)-電場部分ppt課件

.,高中物理知識點總結(jié)電場部分,.,一.三種帶電方式(1)摩擦起電：(2)接觸起電：(3)感應(yīng)起電：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,.,元電荷,電子或質(zhì)子所帶的電荷量，是最小電荷量,e=1.60 x10-19C,比荷：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比,又稱荷質(zhì)比,.,二、庫侖定律,真空中（空氣中近似成立）兩點電荷之間作用力,靜電力常量：k=9.0109Nm2/C2,q1q2均用絕對值代入，方向另行判定。,.,如果是電荷分布均勻的帶電球體或球殼，可以看成電量集中在球心的點電荷庫侖定律的形式與萬有引力定律相同，區(qū)別：系數(shù)不同庫侖定律需要判斷是引力還是斥力（同性電荷相斥，異性電荷相吸）靜電引力遠(yuǎn)大于萬有引力電荷距離無窮盡時此公式不適用，此時靜電力不是無窮大,.,三、電場強(qiáng)度,1、定義：,2、單位：,3、電場強(qiáng)度是,問：把試探電荷拿走，該點場強(qiáng)還存在嗎？,（顯示電場的力的性質(zhì)的物理量）,牛/庫（N/C）伏/米（V/m）,矢量,方向：,規(guī)定電場中某點的場強(qiáng)方向為正電荷在該點處的受力方向,.,+Q,a,q,推導(dǎo)真空中點電荷的場強(qiáng)？,結(jié)論：真空中,點電荷場強(qiáng)方向？,點電荷場強(qiáng)大小：,正點電荷電場方向背離正點電荷中心,負(fù)點電荷電場方向指向負(fù)點電荷中心,r,.,問1兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上P點的電場強(qiáng)度？,+Q,-Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論：從中點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)不斷減小,從O點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)是如何變的？,O,電場強(qiáng)度的疊加,矢量和,.,問2兩個等量同種點電荷連線的垂直平分線上P點的電場強(qiáng)度？,+Q,+Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論：從中點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)先變大再變小,從O點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)是如何變的？,O,.,四.靜電力做功特點？,只與初末位置有關(guān)與路徑無關(guān),勢能,靜電力對電荷做正功,電荷的電勢能減少靜電力對電荷做負(fù)功,電荷的電勢能增加,WAB=-EP=EPA-EPB,.,五.電勢能,+Q,+,-Q,電荷在某點的電勢能:,等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功。,(通常把離場源無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢能規(guī)定為零),EPA=EPA-EP0=WA0,正電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？,問：若把離場源無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零則：,正電荷的電場中放入負(fù)電荷，電勢能為？,負(fù)電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？,負(fù)電荷的電場中放入負(fù)電荷，電勢能為？,正,正,負(fù),負(fù),.,六、電勢,1、定義,(計算時要代入正負(fù)號),標(biāo)量式,（描述電場能的性質(zhì)的物理量）,1V=1J/C,2、單位:伏特(V),3、電勢具有相對性,正點電荷產(chǎn)生的電場電勢為負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場電勢為,若無限遠(yuǎn)處電勢為零，,正,負(fù),問：將正電荷放入正（負(fù)）電荷場中電勢能？將負(fù)電荷放入正（負(fù)）電荷場中電勢能？,.,4.電勢的疊加：代數(shù)和,問1兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上P點的電場的電勢？,零,+Q,-Q,O,WAB=EPA-EPB=,5.電場力做功與電勢變化的關(guān)系,標(biāo)量式,6、沿著電場線，電勢,降低,.,從電場線可知：,1、場強(qiáng)大?。ㄊ杳埽?2、場強(qiáng)方向（該點的切線方向）,3、電勢高低（沿電場線方向，電勢降低；逆電場線方向，電勢升高）,.,特點2.在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功,特點4.電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面.,特點3.等勢面一定與電場線垂直,即跟場強(qiáng)的方向垂直,一般來講，相鄰等勢面的電勢差是一個定值,7等勢面,特點1.任意兩個等勢面在空間不相交。,畫出勻強(qiáng)電場和點電荷電場的等勢面,.,勻強(qiáng)電場的等勢面,.,點電荷電場中的等勢面,以點電荷為球心的一簇球面,問：等勢面的間隔一定相等嗎？,場線密的地方等勢面也密,.,8、電勢差？,.,即,或,9、靜電力做功與電勢差的關(guān)系,為標(biāo)量式，正負(fù)號一并帶入計算,.,電場強(qiáng)度和電勢都是描述電場的物理量,場強(qiáng)相等，電勢一定相等嗎？,場強(qiáng)為零，電勢一定為零嗎？,電勢相等，場強(qiáng)一定相等嗎？,電勢為零，場強(qiáng)一定為零嗎？,.,10、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系,d,A.,.B,.C,d一定沿場強(qiáng)方向，d是兩等勢面間的垂直距離。,d,.,問：點電荷場中若兩個相鄰的等勢面間電勢差相等，為什么等勢面間距不相等？,若AB=BC，UAB和UBC的電勢差誰較大？,電場線密，等勢面密；電場線疏，等勢面疏？,UBCUAB,.,求電場力做功的方法：,（1）W=Fs只適用于勻強(qiáng)電場,（2）適用于任何電場,（3）只有電場力做功時，電勢能和動能之和守恒，可以用動能的變化來求電場力做功大小,.,把一個不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到場強(qiáng)為E0的電場中會怎樣？,自由電子的定向移動會一直進(jìn)行下去嗎？,八、靜電平衡狀態(tài),當(dāng)感應(yīng)電場的附加場強(qiáng)=外場強(qiáng)時，自由電子不再定向移動,在導(dǎo)體內(nèi)部和表面自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。,.,處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，,特點2、電場線與導(dǎo)體表面處處垂直。,特點1、內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。E附加=-E外,施感電荷和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果.,施感電荷和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果.,特點3、整個導(dǎo)體是個等勢體，它的表面是個等勢面。,.,特點4導(dǎo)體上電荷的分布具有兩個特點：,1導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面,2在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的面密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷,實驗驗證：法拉第圓筒實驗,.,靜電屏蔽,定義：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩（無論接地與否）可以把外部電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽,是否真的外電場無法進(jìn)入到網(wǎng)罩內(nèi)部？,.,外面的電場可以不影響到里面的環(huán)境，是否也可以使里面的電場不影響到外面的環(huán)境？,外界電場不影響物體，只要用金屬罩罩住物體。,帶電物體產(chǎn)生電場不影響外界，要用金屬罩罩住物體，金屬罩要接地,球殼接地,2.內(nèi)屏蔽和外屏蔽,.,九電容器平板電容器結(jié)構(gòu)？帶電？電場？參量？額定電壓擊穿電壓電容,兩塊彼此絕緣，平行，互相靠近的金屬板組成,+Q,-Q,.,（一）電容,正對面積,板間距,表示電容器容納電荷的本領(lǐng),2平板電容器的電容與哪些因素有關(guān)？,單位,法拉，簡稱法（F）1F=106F=1012pF,1定義？,其中C與Q、U無關(guān)，只取決于電容器的本身,是充滿兩板間空間介質(zhì)的介電常數(shù)，空氣的介電常數(shù)為1,.,（二）實驗探測平行板電容器的電容,Q一定時,如何顯示C的大小？,.,（三）、平行板電容器充電后的兩種情況,即保持電容器的兩極板與電源相連接,dCQE,SCQE不變,CQE不變,插入金屬板,dCQE,即電容器充電后與電源斷開,dCUE不變,SCUE,CUE,1.U一定,2.Q一定,平板電容器兩板間的場強(qiáng)大小與板上電荷分布的面密度有關(guān),插入金屬板,dCUE不變,電荷面密度,.,1、基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質(zhì)量）,2、帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力,十.帶電粒子在電場中的運動,.,幾類問題（一）平衡（二）沿電場方向射入：直線運動,求電子從P處穿出后的速度,設(shè)電子剛剛離開金屬絲時的速度為零,U,.,2、用功能觀點分析：電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動能的增量,1、用運動規(guī)律分析,這種分析思路，僅僅適用于勻強(qiáng)電場,此方程既適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場,處理帶電粒子在電場中的運動問題的兩種解題思路,.,類平拋運動。,（三）帶電粒子的偏轉(zhuǎn),.,飛越電場所用的時間,側(cè)移距離,偏轉(zhuǎn)角（即末速v與初速v0的夾角）,出射方向的反向延長線與入射方向一定交于金屬板的處,離開電場時的位移方向？,離開電場時的速度？,帶電粒子像是直接從L/2處射出的。,.,（四）帶電粒子先由加速電場加速，再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,經(jīng)電壓U1加速后的粒子，垂直于場強(qiáng)方向射入板間距離為d板間電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場中,粒子對入射方向的偏距,粒子對入射方向的偏轉(zhuǎn)角,.,由上述兩式可以看出，經(jīng)同一電場加速又經(jīng)同一電場偏轉(zhuǎn)后，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度都僅由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場的情況決定，而與帶電粒子自身的性質(zhì)（粒子的質(zhì)量m、電荷量q）無關(guān)。,不分,.,問：帶電粒子離開電場后作什么運動？,若離極板水平距離為L處有熒光屏，則亮斑發(fā)生的偏移y？,L,U,注意：如果偏轉(zhuǎn)電壓的大小、極性發(fā)生變化時，粒子的偏距也隨之變化，如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子穿越電場的時間（Tl/v0），則在粒子穿越電場的過程中，仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場處理。因此，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為正弦波或鋸齒波時，連續(xù)射入的帶電粒子將以入射方向為中心上下偏移，隨時間而展開的波形與偏轉(zhuǎn)電壓波形相似。,勻速直線運動,l,如偏轉(zhuǎn)電壓隨時間成正比，則亮斑作何運動？,.,三、示波管的原理,示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器，其核心部分是示波管，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如下圖所示）,加在偏轉(zhuǎn)電極yy上的電壓是所要研究的信號電壓，如果信號電壓是周期性的，且周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線。,.,對示波管的分析有以下三種情況,1、偏轉(zhuǎn)電極xx和yy上均不加電壓,2、僅在yy加電壓,（1）若所加電壓穩(wěn)定電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到y(tǒng)y所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心）,設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2,從電子槍射出的電子將沿直線運動，射到熒光屏的中心點形成一個亮斑,（2）若所加電壓按正弦函數(shù)規(guī)律變化，如U2=Umsint，偏移也將按正弦規(guī)律變化，如y=ymsint，即亮斑在豎直方向做簡諧運動。當(dāng)電壓變化很快時，亮斑的移動看起來就成為一條豎直亮線。,.,如何將y方向的運動顯示出來呢？,使光斑在水平方向