高中物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)-電場部分ppt課件

.,高中物理知識(shí)點(diǎn)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(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(diǎn)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(diǎn)的場強(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)電荷的場強(qiáng)？,結(jié)論：真空中,點(diǎn)電荷場強(qiáng)方向？,點(diǎn)電荷場強(qiáng)大?。?正點(diǎn)電荷電場方向背離正點(diǎn)電荷中心,負(fù)點(diǎn)電荷電場方向指向負(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)的電場強(qiáng)度？,+Q,-Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論：從中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)不斷減小,從O點(diǎn)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(gè)等量同種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上P點(diǎn)的電場強(qiáng)度？,+Q,+Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論：從中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)先變大再變小,從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，合場強(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),勢能,靜電力對(duì)電荷做正功,電荷的電勢能減少靜電力對(duì)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(diǎn)的電勢能:,等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)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(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào)),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(duì)性,正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場電勢為負(fù)點(diǎn)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(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上P點(diǎn)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)大小（疏密）,2、場強(qiáng)方向（該點(diǎn)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(diǎn)2.在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場力不做功,特點(diǎn)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(diǎn)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(gè)定值,7等勢面,特點(diǎn)1.任意兩個(gè)等勢面在空間不相交。,畫出勻強(qiáng)電場和點(diǎn)電荷電場的等勢面,.,勻強(qiáng)電場的等勢面,.,點(diǎn)電荷電場中的等勢面,以點(diǎn)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(hào)一并帶入計(jì)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(diǎn)電荷場中若兩個(gè)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(shí)，電勢能和動(dòng)能之和守恒，可以用動(dòng)能的變化來求電場力做功大小,.,把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到場強(qiáng)為E0的電場中會(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)電場的附加場強(qiáng)=外場強(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、電場線與導(dǎo)體表面處處垂直。,特點(diǎn)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(diǎn)3、整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢體，它的表面是個(gè)等勢面。,.,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(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)探測平行板電容器的電容,Q一定時(shí),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(yùn)動(dòng),.,幾類問題（一）平衡（二）沿電場方向射入：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,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(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線與入射方向一定交于金屬板的處,離開電場時(shí)的位移方向？,離開電場時(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(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(yùn)動(dòng)？,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(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)大于粒子穿越電場的時(shí)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(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