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.,高中物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)電場(chǎng)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(diǎn)電荷之間作用力,靜電力常量:k=9.0109Nm2/C2,q1q2均用絕對(duì)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(diǎn)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(shí)此公式不適用,此時(shí)靜電力不是無窮大,.,三、電場(chǎng)強(qiáng)度,1、定義:,2、單位:,3、電場(chǎng)強(qiáng)度是,問:把試探電荷拿走,該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)還存在嗎?,(顯示電場(chǎng)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(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)處的受力方向,.,+Q,a,q,推導(dǎo)真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)?,結(jié)論:真空中,點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)方向?,點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大?。?正點(diǎn)電荷電場(chǎng)方向背離正點(diǎn)電荷中心,負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)方向指向負(fù)點(diǎn)電荷中心,r,.,問1兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度?,+Q,-Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論:從中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處,合場(chǎng)強(qiáng)不斷減小,從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處,合場(chǎng)強(qiáng)是如何變的?,O,電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加,矢量和,.,問2兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度?,+Q,+Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論:從中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處,合場(chǎng)強(qiáng)先變大再變小,從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處,合場(chǎng)強(qiáng)是如何變的?,O,.,四.靜電力做功特點(diǎn)?,只與初末位置有關(guān)與路徑無關(guān),勢(shì)能,靜電力對(duì)電荷做正功,電荷的電勢(shì)能減少靜電力對(duì)電荷做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加,WAB=-EP=EPA-EPB,.,五.電勢(shì)能,+Q,+,-Q,電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能:,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。,(通常把離場(chǎng)源無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零),EPA=EPA-EP0=WA0,正電荷的電場(chǎng)中放入正電荷,電勢(shì)能為?,問:若把離場(chǎng)源無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零則:,正電荷的電場(chǎng)中放入負(fù)電荷,電勢(shì)能為?,負(fù)電荷的電場(chǎng)中放入正電荷,電勢(shì)能為?,負(fù)電荷的電場(chǎng)中放入負(fù)電荷,電勢(shì)能為?,正,正,負(fù),負(fù),.,六、電勢(shì),1、定義,(計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào)),標(biāo)量式,(描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量),1V=1J/C,2、單位:伏特(V),3、電勢(shì)具有相對(duì)性,正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)電勢(shì)為負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)電勢(shì)為,若無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,,正,負(fù),問:將正電荷放入正(負(fù))電荷場(chǎng)中電勢(shì)能?將負(fù)電荷放入正(負(fù))電荷場(chǎng)中電勢(shì)能?,.,4.電勢(shì)的疊加:代數(shù)和,問1兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上P點(diǎn)的電場(chǎng)的電勢(shì)?,零,+Q,-Q,O,WAB=EPA-EPB=,5.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)變化的關(guān)系,標(biāo)量式,6、沿著電場(chǎng)線,電勢(shì),降低,.,從電場(chǎng)線可知:,1、場(chǎng)強(qiáng)大?。ㄊ杳埽?2、場(chǎng)強(qiáng)方向(該點(diǎn)的切線方向),3、電勢(shì)高低(沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)降低;逆電場(chǎng)線方向,電勢(shì)升高),.,特點(diǎn)2.在同一等勢(shì)面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功,特點(diǎn)4.電場(chǎng)線總是從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面.,特點(diǎn)3.等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直,即跟場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直,一般來講,相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差是一個(gè)定值,7等勢(shì)面,特點(diǎn)1.任意兩個(gè)等勢(shì)面在空間不相交。,畫出勻強(qiáng)電場(chǎng)和點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面,.,勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面,.,點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面,以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面,問:等勢(shì)面的間隔一定相等嗎?,場(chǎng)線密的地方等勢(shì)面也密,.,8、電勢(shì)差?,.,即,或,9、靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系,為標(biāo)量式,正負(fù)號(hào)一并帶入計(jì)算,.,電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都是描述電場(chǎng)的物理量,場(chǎng)強(qiáng)相等,電勢(shì)一定相等嗎?,場(chǎng)強(qiáng)為零,電勢(shì)一定為零嗎?,電勢(shì)相等,場(chǎng)強(qiáng)一定相等嗎?,電勢(shì)為零,場(chǎng)強(qiáng)一定為零嗎?,.,10、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,d,A.,.B,.C,d一定沿場(chǎng)強(qiáng)方向,d是兩等勢(shì)面間的垂直距離。,d,.,問:點(diǎn)電荷場(chǎng)中若兩個(gè)相鄰的等勢(shì)面間電勢(shì)差相等,為什么等勢(shì)面間距不相等?,若AB=BC,UAB和UBC的電勢(shì)差誰較大?,電場(chǎng)線密,等勢(shì)面密;電場(chǎng)線疏,等勢(shì)面疏?,UBCUAB,.,求電場(chǎng)力做功的方法:,(1)W=Fs只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),(2)適用于任何電場(chǎng),(3)只有電場(chǎng)力做功時(shí),電勢(shì)能和動(dòng)能之和守恒,可以用動(dòng)能的變化來求電場(chǎng)力做功大小,.,把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到場(chǎng)強(qiáng)為E0的電場(chǎng)中會(huì)怎樣?,自由電子的定向移動(dòng)會(huì)一直進(jìn)行下去嗎?,八、靜電平衡狀態(tài),當(dāng)感應(yīng)電場(chǎng)的附加場(chǎng)強(qiáng)=外場(chǎng)強(qiáng)時(shí),自由電子不再定向移動(dòng),在導(dǎo)體內(nèi)部和表面自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)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(diǎn)2、電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面處處垂直。,特點(diǎn)1、內(nèi)部的場(chǎng)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(chǎng)疊加的結(jié)果.,施感電荷和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)疊加的結(jié)果.,特點(diǎn)3、整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體,它的表面是個(gè)等勢(shì)面。,.,特點(diǎn)4導(dǎo)體上電荷的分布具有兩個(gè)特點(diǎn):,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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:法拉第圓筒實(shí)驗(yàn),.,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(chǎng)遮住,使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響,這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽,是否真的外電場(chǎng)無法進(jìn)入到網(wǎng)罩內(nèi)部?,.,外面的電場(chǎng)可以不影響到里面的環(huán)境,是否也可以使里面的電場(chǎng)不影響到外面的環(huán)境?,外界電場(chǎng)不影響物體,只要用金屬罩罩住物體。,帶電物體產(chǎn)生電場(chǎng)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(chǎng)?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(duì)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)探測(cè)平行板電容器的電容,Q一定時(shí),如何顯示C的大?。?.,(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(chǎng)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),.,幾類問題(一)平衡(二)沿電場(chǎng)方向射入:直線運(yùn)動(dòng),求電子從P處穿出后的速度,設(shè)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為零,U,.,2、用功能觀點(diǎn)分析:電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量,1、用運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析,這種分析思路,僅僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),此方程既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng),處理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題的兩種解題思路,.,類平拋運(yùn)動(dòng)。,(三)帶電粒子的偏轉(zhuǎn),.,飛越電場(chǎng)所用的時(shí)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(zhǎng)線與入射方向一定交于金屬板的處,離開電場(chǎng)時(shí)的位移方向?,離開電場(chǎng)時(shí)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(chǎng)加速,再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),經(jīng)電壓U1加速后的粒子,垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入板間距離為d板間電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,粒子對(duì)入射方向的偏距,粒子對(duì)入射方向的偏轉(zhuǎn)角,.,由上述兩式可以看出,經(jīng)同一電場(chǎng)加速又經(jīng)同一電場(chǎng)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(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(chǎng)后作什么運(yùn)動(dòng)?,若離極板水平距離為L(zhǎng)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(shí),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(chǎng)的時(shí)間(Tl/v0),則在粒子穿越電場(chǎng)的過程中,仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)處理。因此,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為正弦波或鋸齒波時(shí),連續(xù)射入的帶電粒子將以入射方向?yàn)橹行纳舷缕?,隨時(shí)間而展開的波形與偏轉(zhuǎn)電壓波形相似。,勻速直線運(yùn)動(dòng),l,如偏轉(zhuǎn)電壓隨時(shí)間成正比,則亮斑作何運(yùn)動(dòng)?,.,三、示波管的原理,示波器是可以用來觀察電信號(hào)隨時(shí)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(hào)電壓,如果信號(hào)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(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線。,.,對(duì)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(diǎn),形成一個(gè)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(yùn)動(dòng),射到熒光屏的中心點(diǎn)形成一個(gè)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電壓變化很快時(shí),亮斑的移動(dòng)看起來就成為一條豎直亮線。,.,如何將y方向的運(yùn)動(dòng)顯示出來呢?,使光斑在水平方向
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