人教版選修3-1第一章：靜電場(chǎng)——簡(jiǎn)明實(shí)用筆記(知識(shí)要點(diǎn))

1、第八章靜電場(chǎng)一、庫侖定律1,電荷：自然界中只存在兩種電荷正電荷一一絲玻正同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引YrJ負(fù)電荷毛橡負(fù)12 .電荷量：電荷量是指物體所帶電荷的多少.單位是庫侖,字母為"C'.3 .元電荷：電子所帶電荷量e=1.6m10-19C,所有帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍,電荷量e稱為元電荷.電子的比荷：電子的電荷量e與電子質(zhì)量m的比叫電子的比荷e/m=1.76x10116/kg4 .點(diǎn)電荷：點(diǎn)電荷是一種理想化的模型視為點(diǎn)電荷的條件：當(dāng)帶電體的尺寸比它們之間的距離小得很多,以致帶電體的大小、形狀對(duì)相互作用力影響不大時(shí),這樣的帶電體就可以看做點(diǎn)電荷.5 .物體帶電方法

2、：(1)摩擦起電；(2)感應(yīng)起電；接觸起電.-6、物體帶電的實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是物體得到或失去電子.7 .電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一局部轉(zhuǎn)移到另一局部,在轉(zhuǎn)移過程中電荷總量保持不變.幫個(gè)點(diǎn)電行問的驅(qū)離FTU時(shí),不靛用也珞A電假設(shè)*也就不弄昆福芹心定荷,七制之河的齊心力也不猴共8 .庫侖定律：(1)適用條件：真空中,靜止點(diǎn)電荷(2)公式：F=kQQ2靜電力常量k=9.0X109N-m/C2r說明：1.不管兩個(gè)帶電體的電量是否相等它們間的作用力一定大小相等、方向相反均勻帶電的圓球、圓板、圓環(huán),等效為電荷都集中在球心、圓心.微觀粒子(如

3、電子、質(zhì)子)間的萬有引力比它們之間的庫侖力小得多,萬有引力通常忽略不計(jì),電荷在電場(chǎng)中受力分析時(shí),一般情況下物體的重力不計(jì).2 .應(yīng)用方法：在要求不很精確時(shí),空氣可近似當(dāng)作真空來處理.計(jì)算庫侖力大小可將電荷量的絕對(duì)值代入公式,方向根據(jù)電性來判斷3 .三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問題(1)條件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩個(gè)庫侖力必須大小相等,方向相反.(2) 規(guī)律：“三點(diǎn)共線一一三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一條直線上；“兩同火異一一正負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小一一中間電荷的電荷量最?。?.電量分配:“近小遠(yuǎn)大一一中間電荷靠近電荷量較小的電荷.“相同金屬小球可知：兩金屬球接觸后電荷平分或先中和再平分;、電場(chǎng)力的性質(zhì)(1)電場(chǎng)

4、：帶電體周圍存在的一種物質(zhì),是電荷間相互作用的媒體.它是一種看不見的客觀存在的物質(zhì).它具有力的特性和能的特性.(2)電場(chǎng)最根本的性質(zhì)：對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有電場(chǎng)力的作用.場(chǎng)費(fèi)的定義(3)電場(chǎng)力：放入電場(chǎng)中的電荷受到電場(chǎng)的力的作用,此力叫電場(chǎng)力.(而#決定式,不靛記E與F二g正代、與q片反吐曲2.電場(chǎng)強(qiáng)度E描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量_j芍小吉決(1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力與此電荷所帶電荷量的比值,叫電場(chǎng)強(qiáng)度.(2)定義式：E=F/q.(3)物質(zhì)性：電場(chǎng)是電荷周圍客觀存在的物質(zhì),電荷之間的相互作用力通過電場(chǎng)而發(fā)生.(4)客觀性：場(chǎng)強(qiáng)是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量,只由電場(chǎng)本身決定.電場(chǎng)中某點(diǎn)

5、的場(chǎng)強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷的電性和電量q無關(guān),與檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力F無關(guān),即使無檢驗(yàn)電荷存在,該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)依然是原有的值.(5)矢量性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)所受電'場(chǎng)力的方向.與放在該點(diǎn)的負(fù)電荷受的電場(chǎng)力的方向相反.電場(chǎng)強(qiáng)度疊加：當(dāng)空間有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在時(shí),它們的電場(chǎng)就互相疊加,形成合電場(chǎng),這時(shí)某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,合成遵守平行四邊形定那么,只有同時(shí)作用在同一區(qū)域的電場(chǎng)才能疊加.電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的,它的大小和方向與放入該點(diǎn)的點(diǎn)電荷q無關(guān),它決定于形成電場(chǎng)的電荷(源電荷)及空間位置(6)場(chǎng)強(qiáng)大小判斷

6、：a.根據(jù)電場(chǎng)力判斷：E=F/qb.根據(jù)電場(chǎng)線判斷：只與電場(chǎng)線疏密有關(guān),與電場(chǎng)線方向無關(guān).電場(chǎng)戲c.根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差判斷：E=U/d(7)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算：E=F/q(定義式,適用于任何電場(chǎng))E=k件(只適用于真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)成的電場(chǎng))rE=U/d(只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng))3.電場(chǎng)線一一電場(chǎng)的形象描繪定義：在電場(chǎng)中畫出一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,這些曲線就叫做電場(chǎng)線.性質(zhì)：1電場(chǎng)線是為了形象地表示電場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱引入的假想線,它不是電場(chǎng)中實(shí)際存在的線.電場(chǎng)線也不是電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡.2電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,電場(chǎng)線越密的地方,具場(chǎng)強(qiáng)就越

7、大.3電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,也是正電荷在該點(diǎn)受電場(chǎng)力的方向.4靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是不閉合的曲線,總是從正電荷或無窮遠(yuǎn)處發(fā)出,終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處.在沒有電荷的地方電場(chǎng)線不會(huì)中斷,也不會(huì)相交.5電場(chǎng)線不會(huì)相交.6沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低7電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,由高指向低8等差等勢(shì)面越密集E越大9勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線及等勢(shì)面一一平行等間距幾種常見電場(chǎng)線的分布：注：一條直的電場(chǎng)線哪個(gè)圖中都有,場(chǎng)強(qiáng)的大小判定要看在哪個(gè)圖中哪個(gè)位置等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線比擬：注：場(chǎng)強(qiáng)為零電勢(shì)不一定為零電勢(shì)為零場(chǎng)強(qiáng)不一定為零無窮遠(yuǎn)為參考比較等量異種點(diǎn)電荷等量同種正點(diǎn)電荷來源：學(xué)科電場(chǎng)線分布圖p1連線中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度最小,指

8、向負(fù)電荷一方為零連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沿連線先變小,再變大沿連線先變小,再變大沿中垂線由O點(diǎn)向外電場(chǎng)強(qiáng)度大小O點(diǎn)最大,向外逐漸減小O點(diǎn)最小,向外先變大后變小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度特點(diǎn)等大同向等大反向三、電場(chǎng)能的性質(zhì)1 .電勢(shì)差Uab：(1)定義：電荷在電場(chǎng)中,由一點(diǎn)A移動(dòng)到另一點(diǎn)B時(shí),電場(chǎng)力所做的功與移動(dòng)電荷電荷量的比值VWq,叫做A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,用UAb表示.(2)定義式:UAb=WAb/q.(3)電勢(shì)差是標(biāo)量,但有正負(fù),正負(fù)表示電勢(shì)的上下.2 .電勢(shì)小：描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量(1)定義：電勢(shì)實(shí)質(zhì)上是和標(biāo)準(zhǔn)位置的電勢(shì)差.即電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì),在數(shù)值上等于把單位正電荷從某點(diǎn)移到標(biāo)準(zhǔn)位置(

9、零電勢(shì)點(diǎn))時(shí)電場(chǎng)力所做的功.(2)定義式：(|)A=Uk=W/q.(3)電勢(shì)是標(biāo)量,但有正負(fù),正負(fù)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高還是低.(4)電勢(shì)上下判斷：a.根據(jù)移動(dòng)檢驗(yàn)電荷做功判斷：移動(dòng)正電荷電場(chǎng)力做正功(負(fù)功)時(shí),電勢(shì)降落(升高)；移動(dòng)負(fù)電荷電場(chǎng)力做正功(負(fù)功)時(shí),電勢(shì)升高(降落).b.根據(jù)電場(chǎng)線判斷：沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)越來越低,逆著電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越高.c.根據(jù)場(chǎng)源電荷判斷：離正電荷越近,電勢(shì)越高,離場(chǎng)源負(fù)電荷越近,電勢(shì)越低.d.根據(jù)電勢(shì)差判斷：uAB>0,那么A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高；Uab<0,那么A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)低.3 .電勢(shì)能Ep：(1)定義：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電

10、力把它從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功電荷在電場(chǎng)中具有的與電荷位置有關(guān)的能量叫電荷的電勢(shì)能.(2)靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功,電荷的電勢(shì)能減少,做功量等于電勢(shì)能的減少量；電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功,電荷的電勢(shì)能增加,做功量等于電勢(shì)能的增加量,即W電=一&(類比于W=-AEp).(3)電勢(shì)能的相對(duì)性：電勢(shì)能是相對(duì)的,通常把電荷在離場(chǎng)源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能規(guī)定為零,或把電荷在地球外表的電勢(shì)能規(guī)定為零(4)電勢(shì)能是標(biāo)量.望獨(dú)一一應(yīng)用公式計(jì)亦時(shí),、PW的島標(biāo)一定里時(shí)應(yīng),即L產(chǎn)物兒,口,4 .電場(chǎng)力做功的計(jì)算：(1)應(yīng)用公式W=qUAB計(jì)算(普遍適用)：正負(fù)號(hào)運(yùn)算法：根據(jù)符號(hào)規(guī)約把電

11、量q和移動(dòng)過程的始、終兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAb的值代入公式Wb=qUAB.*求助強(qiáng).5.77xlFWm,與水平面夾角%30、絕對(duì)值運(yùn)算法：公式中的q和Ik都取絕對(duì)值代入計(jì)算,功的正負(fù)再另判斷：當(dāng)正或負(fù)電荷從電勢(shì)較高的點(diǎn)移動(dòng)到電勢(shì)較低的點(diǎn)時(shí),是電場(chǎng)力做正功或電場(chǎng)力做負(fù)功當(dāng)正或負(fù)電荷從電勢(shì)較低的點(diǎn)移動(dòng)到電勢(shì)較高的點(diǎn)時(shí),是電場(chǎng)力做負(fù)功或電場(chǎng)力做正功.W電+加上電=AEk由動(dòng)能定理求解如果也場(chǎng)中兩點(diǎn)不沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向,d應(yīng)為兩點(diǎn)間的距商在電場(chǎng)強(qiáng)度方向的投影,WqElcos9適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)W=qEdd為沿著電場(chǎng)線方向的距離WABAEp=Ep心EpB從能量角度求解會(huì)電荷g沿路徑用由A到爪沿會(huì)利用微元法由折線來逼近

12、曲久路徑力由乂到Jf到色搟古可得電荷沿任:&玷徑力由乂力做功均為前到亂推電力做功口勺場(chǎng)Mwl2帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)正負(fù)功的判斷粒子速度方向沿軌跡的切線方向,粒子合力方向一定沿電場(chǎng)線指向軌跡彎曲的凹側(cè).電場(chǎng)力與速度方向間夾角小于90°,電場(chǎng)力做正功；夾角大于90°,電場(chǎng)力做負(fù)功5 .等勢(shì)面:1定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面.2等勢(shì)面的特點(diǎn)：等勢(shì)面是為了形象描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)上下分布而引入的假想圖,實(shí)際不存在.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)間的電勢(shì)差為零,電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力不做功.電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面,并指向電勢(shì)降低最快的方向.等勢(shì)面不相交.電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地

13、方,等差的等勢(shì)面較密.電場(chǎng)線的描繪：利用電場(chǎng)線和等勢(shì)面的垂直關(guān)系,先描繪出等勢(shì)面,再畫出電場(chǎng)線.6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和等勢(shì)面的關(guān)系：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,沿著場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度跟這兩點(diǎn)間距離的乘積,即l=Ed,也可理解為：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向上單位長度的電勢(shì)降落,7、靜電平衡：(1)、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零.(2)、處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體,它的外表是個(gè)等勢(shì)面.8、幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面途簌甲等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)乙等量同號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng),即E=l/d.電頊等勢(shì)面一問,j-.«-u目bglo|Br,口1.(M.Hl口口(fe工r

14、'黑i士q2"CDx孤立帶電體的電場(chǎng)等量異種點(diǎn)電荷的等勢(shì)面電場(chǎng)連線的中垂面上的電勢(shì)為零等量同種正點(diǎn)電荷的等勢(shì)面電場(chǎng)連線上,中點(diǎn)電勢(shì)最低,電勢(shì)最高點(diǎn)電荷的電場(chǎng)等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)囿垂直于電場(chǎng)線的一簇平面:吟必您?、-1、yr1r2rt1/J二*/在中垂線上,中點(diǎn)J;、中東品的電桿建處戕一個(gè)極機(jī)折帝電苻營的他對(duì)值.*對(duì)于結(jié)構(gòu)琉定的電容器,電富C是不變的,電荷量Q與電勢(shì)總U成正比G*充電的過程將電場(chǎng)能儲(chǔ)存在電會(huì)放電的過程是揩描存在電容器中的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他帶四、電容和電容器1.電容器、電容(1)電容器：兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個(gè)電容器.它可以用來儲(chǔ)

15、存電荷.(2)電容：描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.(物理意義)定義：電容器所帶的電荷量Q(一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值)與兩個(gè)極板間電勢(shì)差U的比值,叫做電容器的電容.定義式：c=Q=JQUAU.注：電容c由電容器本身的構(gòu)造因素決定與電容器所帶電量Q和充電電壓U無關(guān).單位：1F=1C6pF=1012pF幾種電容器(a)平行板電容器：平行板電容器的電容跟介電常數(shù)e成正比,跟正對(duì)面積S成正比,跟兩板間的距離d成反比,即c=£.帶電平行板電容器兩極板間的電場(chǎng)可認(rèn)4二kd為是勻強(qiáng)電場(chǎng),板間場(chǎng)強(qiáng)為E=U/d.(b)固定電容器、可變電容器、電解電容器.電解電容器接入電路時(shí)應(yīng)注意其極性.(3)電容器

16、的充放電過程：充電過程：電荷量增大,電壓升高,場(chǎng)強(qiáng)增大,電勢(shì)能增大放電過程：電荷量減小,電壓降低,場(chǎng)強(qiáng)減小,電勢(shì)能減少(4)電容器的討論問題：三個(gè)公式：C=Qc=s-E=UU4二kdd兩個(gè)前提：與電源相連電壓不變與電源斷開Q不變一個(gè)二級(jí)結(jié)論：Q不變,E與板間距離無關(guān)靜電計(jì)是測(cè)量電勢(shì)差的儀器.指針偏轉(zhuǎn)角度越大,金屬外殼和上方金屬小球間的電勢(shì)差越大.一個(gè)特例：帶二級(jí)管的五、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理(1)根本粒子：如電子、質(zhì)子、a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,除有說明或有明確的

17、暗示以外,一般都不能忽略重力.2、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)平衡(靜止或勻速)：僅在電場(chǎng)力和重力作用下滿足qE=mg(2)加速：在任何電場(chǎng)中,假設(shè)只有電場(chǎng)力做功,由動(dòng)能定理：W=E,LU有,w=qU=1mv2.V)可B2Vm,(3)偏轉(zhuǎn)：當(dāng)不計(jì)重力的帶電粒子以一定初速垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),粒子的運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng),其軌跡是拋物線.當(dāng)帶電粒子的質(zhì)量為項(xiàng)電量為q,兩平行金屬板板長為l,距離為d,板間電壓為U,當(dāng)帶電粒子以初速V0平行于兩板進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),兩板間的場(chǎng)強(qiáng)為Eq.在d垂直場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速運(yùn)動(dòng)：Vx=Vo,穿越電場(chǎng)時(shí)間t='V0在電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：2=空=四mmd離開電場(chǎng)時(shí)y方

18、向分速度vy=at=皿mdv02離開電場(chǎng)時(shí)y方向上的位移:y=-at2=lq-2離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角8:tanB=-y"=-q-y22dmv0v0mdv0注：經(jīng)同一電場(chǎng)加速后再經(jīng)同一電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)射出磁場(chǎng)的位置及方向與mq無關(guān)平拋的兩個(gè)結(jié)論也適用(4)圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子在點(diǎn)電荷形成的徑向輻射狀分布的靜電場(chǎng)中,可做勻速圓周運(yùn)動(dòng).如氫原子核外電子的繞核運(yùn)動(dòng).此時(shí)有kQq=me.rr示波器:(1)構(gòu)造：示波器的核心部件是示波管,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏組成.(2)示波管的根本工作原理：利用兩組正交的偏轉(zhuǎn)極板,可以限制電子打在熒光屏上的位置.示意圖如右：兩組偏轉(zhuǎn)電極分別限制電子在水平、豎直方向的偏轉(zhuǎn)

19、.一般在水平偏轉(zhuǎn)電極上加掃描電壓(從左向右周期性掃描),在豎直偏轉(zhuǎn)電極上加需要研究的信號(hào).(3)示波器面板開關(guān)與旋鈕的作用：如圖2-1-1所示為J2459型示波器的面板.是輝度調(diào)節(jié)旋鈕,標(biāo)以“符號(hào),用來調(diào)節(jié)光示波管的示意圖點(diǎn)和圖像的亮度.順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí),亮度增加.是聚焦調(diào)節(jié)旋鈕,是輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕這兩個(gè)旋鈕配合著使用,能使電子射線會(huì)聚,在熒光屏上產(chǎn)生一個(gè)小的亮斑,得到清楚的圖像.往下是電源開關(guān)和指示燈,用后蓋板上的電源插座接通電源后,把開關(guān)扳向開的位置,指示燈亮,經(jīng)過一兩分鐘的預(yù)熱,示波器就可以使用了.熒光屏下邊第一行中,是豎直位移旋鈕,是水平位移旋鈕,分別用來調(diào)整圖像在豎直方向和水平方向的位置.它們中間的兩個(gè)旋鈕是“Y增益和