高二物理競賽電荷和電場課件

引言：靜電場：相對于觀測者靜止的電荷所激發(fā)電場。（研究描寫靜電場的基本性質(zhì)的物理量，反映靜電場性質(zhì)的基本定理。）1、基本物理量：（1）電場強(qiáng)度（2）電勢U2、基本性質(zhì)和規(guī)律：（1）場強(qiáng)疊加原理（2）高斯定理（3）場強(qiáng)環(huán)流定理

一

掌握描述靜電場的兩個(gè)物理量——電場強(qiáng)度和電勢的概念，理解電場強(qiáng)度

是矢量，而電勢V則是標(biāo)量.

二

理解高斯定理及靜電場的環(huán)路定理.

三

掌握用點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度和疊加原理以及高斯定理求解帶電系統(tǒng)電場強(qiáng)度的方法.

四掌握用點(diǎn)電荷和疊加原理以及電勢的定義式求解帶電系統(tǒng)電勢的方法.教學(xué)基本要求（1）電荷的種類：正電荷、負(fù)電荷（2）電荷的性質(zhì)：同號相斥、異號相吸電量：電荷的多少單位：庫侖符號：C（3）電荷的電量是量子化的：q=n1、電荷：組成實(shí)物的某些基本粒子如質(zhì)子和電子的固有屬性一、電荷2、電荷的基本性質(zhì)：（4）電荷守恒定律在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，無論進(jìn)行怎么樣的物理過程，系統(tǒng)內(nèi)電荷量的代數(shù)和總保持不變二庫侖定律1點(diǎn)電荷模型2庫侖定律（為真空電容率）3靜電力的疊加原理：作用于某電荷q0上總靜電力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)作用于該電荷靜電力的矢量和。(1)離散情況：對n個(gè)靜止電荷q1、q2、q3…….qn所組成的電荷系(2)連續(xù)情況：電荷均勻地分布在物體上對dq整個(gè)帶電體對q0的作用dqq0例1：相距為2a處，有兩個(gè)正點(diǎn)電荷，電量都是+q的,有一q’電荷在中垂線x處，求(1)q’所受靜電力；(2)X＝？時(shí)，q’受力最大?aaq’qqoxYx解（1）以連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)，沿中垂線做ox軸，q’在x處方向沿x方向。（2）三靜電場

實(shí)驗(yàn)證實(shí)了兩靜止電荷間存在相互作用的靜電力，但其相互作用是怎樣實(shí)現(xiàn)的？電荷電場電荷場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)實(shí)物物質(zhì)

場電場的對外表現(xiàn)電場中的電荷要受到電場力的作用電場力可移動電荷作功五電場強(qiáng)度

單位

電場中某點(diǎn)處的電場強(qiáng)度

等于位于該點(diǎn)處的單位試驗(yàn)電荷所受的力，其方向?yàn)檎姾墒芰Ψ较?

電荷在電場中受力

（試驗(yàn)電荷為點(diǎn)電荷、且足夠小,故對原電場幾乎無影響）：場源電荷：試驗(yàn)電荷③

電場強(qiáng)度是空間位置的函數(shù)：①電場強(qiáng)度是反映電場性質(zhì)的物理量，與引入到電場中的電荷q0無關(guān)。②電場強(qiáng)度是矢量，方向?yàn)檎姾稍谠撎幩茈妶隽Φ姆较颉?關(guān)于電場強(qiáng)度的討論：1電場強(qiáng)度的疊加原理由力的疊加原理得所受合力

點(diǎn)電荷

對的作用力故處總電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度的疊加原理2場強(qiáng)的計(jì)算

點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度設(shè)真空中有n個(gè)點(diǎn)電荷q1,q2,…qn，則P點(diǎn)場強(qiáng)：分量式：--+++點(diǎn)電荷系的電場例2電偶極子如圖已知：q、-q、r>>l，電偶極矩求：A點(diǎn)及B點(diǎn)的場強(qiáng)。設(shè)+q和-q的場強(qiáng)解:A點(diǎn)分別為和+-o+-B點(diǎn)：+-+-結(jié)論：∝∝

電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點(diǎn)處電場強(qiáng)度電荷面密度電荷線密度例3設(shè)有一均勻帶電線，長為L?？値щ娏縌，線外一點(diǎn)P離開直線垂直距離為a，P點(diǎn)與帶電線兩端之間的夾角分別為1、

2，求P點(diǎn)的場強(qiáng)。+++++++aPXYO已知：求：解：分割帶電體{{統(tǒng)一變量：+++++++aPXYO討論：若+++++++由對稱性有解

例4正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上.計(jì)算在環(huán)的軸線上任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度.討論（1）（點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度）（2）（3）例5均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強(qiáng)度.

有一半徑為,電荷均勻分布的薄圓盤,其電荷面密度為.求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度.解由例4（點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度）討論無限大均勻帶電平面的電場強(qiáng)度可見：（1）無限大均勻帶電平板產(chǎn)生的電場是均勻電場。++++++++--------+--+-O例6電量為＋Q均勻地分布在一個(gè)半徑為R的金屬半圓環(huán)上，計(jì)算圓環(huán)中心o處的電場強(qiáng)度。解：電荷連續(xù)分布，在圓環(huán)上取一長為dq的電荷元以o點(diǎn)為原點(diǎn)，建立ox，oy軸，根據(jù)電荷分布的對稱性，電場關(guān)于x軸對稱，y軸分量抵消。例6設(shè)真空中有一無限長均勻帶電平板，電荷面密度σ（σ>0）,求p點(diǎn)的場強(qiáng)。（p點(diǎn)到平板距離為a）+++++++++++++解：將