靜電場恒定電流復(fù)習

1、一、庫倫定律與電荷守恒定律1 庫侖定律(1) 真空中的兩個靜止的點電荷之間的相互作用力與它們電荷量的乘積成正比，與它們 距離的二次方成反比，作用力的方向在他們的連線上。(2) 電荷之間的相互作用力稱之為靜電力或庫倫力。(3) 當帶電體的距離比他們的自身大小大得多以至于帶電體的形狀、大小、電荷的分布 狀況對它們之間的相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體可以看做帶電的點，叫點電荷。類似于力學中的質(zhì)點，也時一種理想化的模型。2 電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)生，也不能消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體， 或者從物體的一部 分轉(zhuǎn)移到物體的另一局部， 在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變， 這個結(jié)論叫

2、電荷守恒定 律。電荷守恒定律也常常表述為：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。二、電場的力的性質(zhì)1 .電場強度(1) 定義：放入電場中的某一點的檢驗電荷受到的靜電力跟它的電荷量的比值，叫該點的電場強度。該電場強度是由場源電荷產(chǎn)生的。(2)公式：E Fq(3)方向：電場強度是矢量，規(guī)定某點電場強度的方向跟正電荷在該點所受靜電力的方 向相同。負電荷在電場中受的靜電力的方向跟該點的電場強度的方向相反。2. 點電荷的電場(1) 公式：E K-QQr(2) 以點電荷為中心，r為半徑做一球面，那么球面上的個點的電場強度大小相等，E的 方向沿著半徑向里(負電荷)或向外(正電荷)3. 電

3、場強度的疊加如果場源電荷不只是一個點電荷， 那么電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn) 生的電場強度的矢量和。4. 電場線(1) 電場線是畫在電場中的一條條的由方向的曲線，曲線上每點的切線方向，表示該 點的電場強度的方向，電場線不是實際存在的線，而是為了描述電場而假想的線。(2) 電場線的特點電場線從正電荷或從無限遠處出發(fā)終止于無窮遠或負電荷；電場線在電場中不相交； 在同一電場里，電場線越密的地方場強越大；勻強電場的電場線是均勻的平行且等距離的線。三、電場的能的性質(zhì)1. 電勢能電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。2. 電勢(1)

4、電勢是表征電場性質(zhì)的重要物理量，通過研究電荷在電場中的電勢能與它的電荷量的比值得出。(2)公式:Epq(與試探電荷無關(guān))(3) 電勢與電場線的關(guān)系：電勢順線降低。(4) 零電勢位置的規(guī)定：電場中某一點的電勢的數(shù)值與零電勢點的選擇無關(guān)，大地或 無窮遠處的電勢默認為零。3 等勢面(1) 定義：電場中電勢相等的點構(gòu)成的面。(2) 特點：一是在同一等勢面上的各點電勢相等，所以在同一等勢面上移動電荷，電 場力不做功二是電場線一定跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢 面。4.電場力做功(1)電場力做功與電荷電勢能變化的關(guān)系：電場力對電荷做正功，電荷電勢能減少；電場力對電荷做負功，電荷電勢能增

5、加。電勢能增加或減少的數(shù)值等于電場力做功的數(shù)值。(2)電場力做功的特點：電荷在電場中任意兩點間移動時， 它的電勢能的變化量勢確定的， 因而移動電荷做功的 值也勢確定的，所以，電場力移動電荷所做的功與移動的路徑無關(guān)， 僅與始末位置的電 勢差由關(guān)，這與重力做功十分相似。四、電容器、電容1 電容器(最簡單的電容器是平U的比值任何兩個彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成是一個電容器。 行板電容器，金屬板稱為電容器的兩個極板，絕緣物質(zhì)稱為電介質(zhì)) 2電容(1) 定義：電容器所帶的電荷量 Q與電容器兩極板間的電勢差 表達式：c QUs(2) 平行板電容器電容公式：C -4 Kd五、帶電粒子在電場中的運動1

6、2 1 21.加速：qumv2mw2 22偏轉(zhuǎn)：當帶點粒子垂直進入勻強電場時，帶電粒子做類平拋運動 粒子在電場中的運動時間t丄V粒子在y方向獲得的速度vyqulmdvo粒子在y方向的位移yqul22mdvb粒子的偏轉(zhuǎn)角:qulmdv；靜電場、恒定電流復(fù)習一、靜電場著重理解的內(nèi)容1場強匚描述電場力學性質(zhì)的物理量 定義：F_1大?。篍* 定義式2方向：規(guī)定正電荷在該點受電場力的方向。 庫侖定律：1內(nèi)容：在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。電荷間的作用力叫做靜電力，又叫做庫侖力。2公式：F=k式中k是比例恒量叫靜電力恒量，k=

7、9.0 x 109Nnn/c 2。F的單位是 N, Q, Q2的單位是c, r的單位是 m 勻強電場，電場強度大小、方向處處都相同的電場，“勻強是對空間而言，勻強電u_場可隨時間發(fā)生變化，在勻強電場中其場強的大小與電勢差的關(guān)系是E- , d為沿電場線的距離。2、電勢$和電勢差 U 描述電場能的性質(zhì)的物理量 定義：© a= 1 , £ a=q $ a 定義式與零電勢的選取有關(guān)，一般選大地為電勢零點。 電勢差 Uab=$ a- $ b=-Uba, Ub與零電勢的選取無關(guān)。Q 在真空中點電荷電勢的決定式：$a=k【3、電容器和電容e 定義：c=-2二亙二d cd eeE=平行板電

8、容器內(nèi)電場強度取決于平行板上帶電荷的面密度。4、三種模型 點電荷的場孤立點電荷、等量異種電荷、等量同種電荷電荷的線度遠小于研究的 空間距離，將電荷可視為點電荷。 電場線的特點:a、起始于正電荷，終止于負電荷，其密疏表示電場的強弱，切線方向表示電場方向。b、任意兩條電場線不相交，不相切假設(shè)相交，在相交點有兩個電場方向，與事實不符;假設(shè)相切，在切點處非常密，電場無限強，事實不存在c、沿電場線方向電勢降低最快。 等勢面：電勢相等的點所組成的面。a、在等勢面上移動電荷，電場力不做功b、任意兩個等勢面不相交也不相切c、電場線總是垂直于等勢面，電場線密的區(qū)域等勢面也密。5、電場的疊加原理：與力、運動的獨立

9、性原理一致場強的疊加：合場強等于分場強的矢量和。電勢的疊加：合電勢等于分電勢的代數(shù)和06、三個容易混淆的概念靜電感應(yīng)：是一種現(xiàn)象導(dǎo)體上電荷重新分布的現(xiàn)象。 靜電平衡：是一種狀態(tài)，處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體具有如下特點:a、導(dǎo)體內(nèi)部各處場強為零b、無論是凈剩電荷或是感應(yīng)電荷均分布在導(dǎo)體的“外外表上，尖端密度大些。c、導(dǎo)體是一個等勢體，外表是一個等勢面，場強方向垂直于導(dǎo)體外表。 靜電屏蔽：是一種措施，使儀器或設(shè)備不要外界其他電場的干擾。7、三個方面的應(yīng)用 帶電粒子微粒在電場中a、受力平衡問題b、被加速W=qU EkC、被偏轉(zhuǎn)類平拋V。丄E丄 丄上 1(-)偏移距離 y= = at2= '：

10、J t2= ，L '1卯卩_ q血1£ £1y的取決因素分為：A、帶電粒子的情況=,B、電場的結(jié)構(gòu)",C帶電粒子的初狀態(tài)，D電場的外界情況U我們以變化帶電粒子的初狀態(tài)為例分析y的情況。同一電場U、L d 一定，帶電粒子q、m定，假設(shè)不同粒子以相同的初速度垂直進入同一£電場，那么y ° ' '；假設(shè)不同粒子以相同的動量大小垂直進入同一電場，那么y * qm假設(shè)不同粒子以相同的動能垂直進入同一電場，貝Uy* q;假設(shè)不同粒子以初速度為零經(jīng)過相同的加速電場后垂直進入同一電場，y相同，與其他因素均無關(guān)。弓 丫丿 qU匸qUL q

11、yML= = ' =偏向角丁 ta“ 川；L 靜電感應(yīng)：電場中的導(dǎo)體問題屏蔽作用。 靜電防止和應(yīng)用：由于各種原因使物體上的電荷積累。潮濕不易積累電荷，接地使電荷導(dǎo)走。1:三塊相同的金屬平板 A、B、D自上而下水平放置，間距分別為h和d，如下圖。A B兩板中心開孔，在A板的開孔上擱有一金屬容器P,與A板接觸良好，其內(nèi)盛有導(dǎo)電液體，A板通過閉合的電鍵 K與電動勢為U0的電池的正極相連，B板與電池的負極相連并接地， 容器P內(nèi)的液體在底部小孔 0處形成質(zhì)量m,帶電量為q的液滴后自由下落，穿過 B板的開 孔0'落在D板上，其電荷被 D板吸附，液體隨即蒸發(fā)，接著容器底部又形成相同的液滴自

12、由下落，如此繼續(xù)，設(shè)整個裝置放在真空中(1) 第1個液滴到達D板時的速度為多少？(2) D板最終可到達多高的電勢？(3) 設(shè)液滴的電量是 A板所帶電量的a倍(a=0.02 ) , A板與B板構(gòu)成的電容器的電12 2容為 G)=5X 10- F, Ub=1000V, m=0.02g , h=d=5cm,試計算 D板最終的電勢值。(g=10m/s )(4) 如果電鍵K不是始終閉合，而只是在第一個液滴形成前閉合一個，隨即翻開，其他條件與(3)相同，在這種情況下，D板最終可到達的電勢值為多少？說明理由。解析：(1) A板與電源正極相連，液滴帶正電。設(shè)第1個液滴到達D板時的速度為V,由動能定理。丄二 m

13、V=mg( h+d) +qU0(h H出)+ J=、(2) 當液滴到達D板后，D板電勢升高，液滴在 AB間做加速運動，隨 D板的液滴數(shù)目 不斷增多，液滴到達 D板速度為零時，D板電勢到達了最大值，設(shè) D板最高為U動能定理可 得：mg (h+d) +qUb-qu=0 他(血+日) U=U+ /(3) A板的電量為Q=C0U0 q=aQ=aGU0/ U=U+ 0一。2幻010塑(0 05 斗 DQR=1000+.一 二：i 丄.5=2.01 X 10 (V)(4) U至多等于A板電荷全部都到 D板時，D板的電勢值，由于 h=d, B、D板間的電容 也是C0，故U至多應(yīng)為Lb,問題是U能否到達U0。

14、當D板電勢為U時，A板電勢為L0' =L0-U,到達D板液滴的動能E<=mg ( h+d) + (qU0' -qU) > mg ( h+d) -qU>mg(h+d)-q nU0=mg(h+d)-aC 0U02,其中是 q 的最大值，即第一個液滴的帶電量，代入數(shù)據(jù)得：25136mg( h+d) -aC oU0 =2X 10-10- X 10 > 0可見Ek>0,液滴一直往下滴，直至A板上電量全部轉(zhuǎn)移到 D板。 U=U=1000V二、恒定電流著重理解的內(nèi)容1、電流電流強度(1) 電荷的定向移動形成電流，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的正方向。(2) 電

15、流強度的定義為：l=q/t，其中q為通過導(dǎo)體橫截面的電量，t為電量q通過橫 截面所需時間。對于金屬導(dǎo)體，假設(shè)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子電量為e,電子定向 移動速度為v，導(dǎo)體的橫截面積為 S,那么該金屬導(dǎo)體中的電流強度為 l=neSv。2、歐姆定律(1)歐姆定律： I=U/R 其中 R 為某導(dǎo)體的電阻值； U 為加在該導(dǎo)體兩端的電壓值； I 為 通過該導(dǎo)體的電流的電流強度。(2)歐姆定律的適用條件為：金屬及電解液導(dǎo)電，對氣體導(dǎo)電不適用。在高中階段， 常見的電路按能量轉(zhuǎn)化形式可分為純電阻電路和非純電阻電路，歐姆定律適用于純電阻電 路，而對于非純電阻電路，歐姆定律就不適用了。(3) 伏一安特性

16、曲線(I U圖線)的斜率的倒數(shù)，表示電阻的阻值。3、電阻定律(1) 電阻定律：R=p L/S其中p為導(dǎo)體的電阻率；L表示導(dǎo)體的長度；S導(dǎo)體的橫截面 積。(2) 電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能好、差的物理量。電阻率越小，表示導(dǎo)體導(dǎo)電性越好。 電阻率與導(dǎo)體的材料和溫度有關(guān)。電阻率的單位是( 3)超導(dǎo)現(xiàn)象：當溫度降低到一定溫度時，某些材料的電阻突然減少到零的現(xiàn)象。4、電功 電功率( 1)電功： W=UIt 單位： J電功率： P=UI 單位： W( 2)對于任何電路，都可以用上述兩個定義式來計算電功和電功率。只有對于純電阻 電路，才可根據(jù)歐姆定律進行改寫。( 3)額定功率：指用電器正常工作時的功率。此時，

17、用電器兩端的電壓為額定電壓， 通過用電器的電流為額定電流。實際功率：指用電器在實際電壓下的電功率。 用電器的標稱值，就是額定值。5、焦耳定律( 1)焦耳定律： Q=I2Rt( 2)焦耳定律適用于計算任何電路的電熱。在純電阻電路中，電流做功完全轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱，即 UIt=I 2Rt;在非純電阻電路中， 電流做功，一局部電能轉(zhuǎn)化為電路中的焦 耳熱，另一局部轉(zhuǎn)化為其它形式的能，即Ult > I2Rt;6、串、并聯(lián)電路( 1 )串聯(lián)電路的根本特點：電流關(guān)系：通過各元件的電流都相等；電壓關(guān)系： 對于純電阻電路， 電壓的分配與電阻成正比， 且各電阻兩端的電壓之和等于 總電壓；對于非純電阻電路，

18、各元件兩端的電壓之和等于總電壓。功率關(guān)系： 對于純電阻電路， 功率的分配與電阻成正比， 且各電阻的電功率之和等于總 功率；對于非純電阻電路，各元件的電功率之和等于總功率。( 2)并聯(lián)電路的根本特點：電壓關(guān)系：各元件兩端的電壓都相等；電流關(guān)系：對于純電阻電路，電流的分配與電阻成反比，且通過各電阻的電流之和等于總電流；對于非純電阻電路，通過各元件的電流之和等于總電流。功率關(guān)系：對于純電阻電路，功率的分配與電阻成反比，且各電阻的電功率之和等于總功率；對于非純電阻電路，各元件的電功率之和等于總功率。7、閉合電路歐姆定律(1)閉合電路歐姆定律：l=E/(R+r)其中E為電源的電動勢；R為電路的外電阻；r為 電源的內(nèi)阻。只適用于純電阻電路。(2)路端電壓：U=E-lr=IR對于非純電阻電路，如果通過電源的電流強度為I，E為電源的電功勢,r為電源的內(nèi)阻，貝U U=E-Ir仍然成立，但I工E/(R+r)。(3)電源的外特性曲線如下圖。圖線在U軸上的截距為電源的電功勢;圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻。8、伏安法測電阻(1)測量原理：由歐姆定律得R=U/I，測出U及I可得Ro(2)電流表外接法：如圖甲所示,由于電壓表的分流，電流表測出的電流比R中的實際電流要大一些，所以R測v R真。(3)電流表內(nèi)接法：如圖乙所示。由于電流表的分壓，電壓表測出的電壓比R兩端的實際電壓要大一些，所以R測R真。(4) 為