高中物理奧林匹克競賽-靜電場-(共2份打包)1

第七章靜電場教學(xué)要求

1．掌握電場強(qiáng)度和電勢的概念；2．掌握電場強(qiáng)度和電勢的迭加原理，能計(jì)算簡單電荷分布的帶電體的電場強(qiáng)度和電勢；（重點(diǎn)、難點(diǎn)）3.理解電力線的概念和靜電場的環(huán)路定理。

物理學(xué)的第二次大綜合庫侖定律：電荷與電荷間的相互作用(磁極與磁極間的相互作用),富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。奧斯特發(fā)現(xiàn)：電流的磁效應(yīng)安培發(fā)現(xiàn)：電流與電流間的相互作用規(guī)律.法拉第的電磁感應(yīng)定律：

電磁一體麥克斯韋電磁場統(tǒng)一理論（19世紀(jì)中葉）赫茲在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)電磁波的存在,光是電磁波.技術(shù)上的重要意義：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、無線電技術(shù)等.電磁現(xiàn)象普遍存在于自然界（包括生命現(xiàn)象）中。電磁學(xué)中的場分為四個(gè)階段：

靜止電荷靜電場電流穩(wěn)恒磁場變化磁場電場變化電場磁場場：是物質(zhì)存在的一種形式，是物質(zhì)不同于實(shí)物這種形式的另一種存在形式。第一節(jié)電場電場強(qiáng)度一.電荷的量子化基本性質(zhì)1

電荷有正負(fù)之分；2

電荷量子化；電子電荷

3

同性相斥，異性相吸.

強(qiáng)子的夸克模型具有分?jǐn)?shù)電荷（或電子電荷）但實(shí)驗(yàn)上尚未直接證明.二.電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中,電荷的代數(shù)和保持不變.（自然界的基本守恒定律之一）三.庫侖定律（點(diǎn)電荷模型）

SI制

庫侖定律

令（為真空電容率）在氫原子內(nèi),電子和質(zhì)子的間距為.求它們之間電相互作用力和萬有引力,并比較它們的大小.解（微觀領(lǐng)域中,萬有引力比庫侖力小得多,可忽略不計(jì).）四靜電場實(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)

場電場的性質(zhì)：傳遞帶電體之間電相互作用力的一種特殊的物質(zhì)。①電場對處在場中的帶電體會(huì)產(chǎn)生力的作用;②電場具有能量。場與實(shí)物物體一樣，也具有物質(zhì)的性質(zhì)——具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量，是物質(zhì)的另一種形態(tài)。五電場強(qiáng)度電場中某點(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?：場源電荷：試驗(yàn)電荷（試驗(yàn)電荷為點(diǎn)電荷、且足夠小,故對原電場幾乎無影響)

單位

或

電荷在電場中受力

六點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度點(diǎn)電荷對的作用力

由力的疊加原理得所受合力

故處總電場強(qiáng)度

七場強(qiáng)疊加原理電場強(qiáng)度的疊加原理點(diǎn)處電場強(qiáng)度

電荷連續(xù)分布情況

電荷體密度電荷面密度電荷線密度電偶極矩（電矩）八電偶極子的電場強(qiáng)度電偶極子的軸

討論（1）電偶極子軸線延長線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度(2)電偶極子軸線的中垂線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度EPEQQPndS用來直觀描述電場在空間的分布而在電場中作出的一系列假想的曲線。電力線的方向反映了場強(qiáng)方向的分布；電場線的疏密反映場強(qiáng)大小的分布。①電力線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場強(qiáng)的方向一致；②穿過與電場中任一點(diǎn)場強(qiáng)方向垂直的單位面積的電力線條數(shù)等于該點(diǎn)場強(qiáng)的大小。九電力線電力線的畫法規(guī)定：幾種常見電場的電力線+空腔導(dǎo)體屏蔽外電場++++++++第二節(jié)電勢一.點(diǎn)電荷的靜電場力所做的功二.

任意電荷的電場（視為點(diǎn)電荷的組合）結(jié)論：靜電場力做功與路徑無關(guān).即:靜電場力是保守力，靜電場是保守力場結(jié)果:A僅與的始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān).三.靜電場的環(huán)路定理12靜電場是保守場四.電勢能靜電場是保守力場，靜電場力是保守力.電勢能的大小是相對的,電勢能的差是絕對的.

試驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，在數(shù)值上就等于把它從該點(diǎn)移到零勢能處靜電場力所作的功。常將無窮遠(yuǎn)處看成零勢能。AAB>0，WpA>WpB

AAB<0，WpA<WpB令

WpB=0五.電勢積分大小與無關(guān)點(diǎn)電勢（為參考電勢，值任選點(diǎn)電勢

電勢差(將單位正電荷從移到電場力作的功.)

電勢差是絕對的，與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)；電勢大小是相對的，與電勢零點(diǎn)的選擇有關(guān).注意靜電場力的功原子物理中能量單位電勢單位：伏特1V=1J/C六電勢的疊加原理

孤立點(diǎn)電荷q的靜電場點(diǎn)a處的電勢UaqaraUa點(diǎn)電荷的電勢令點(diǎn)電荷系電荷連續(xù)分布討論利用利用了點(diǎn)電荷電勢，這一結(jié)果已選無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，即使用此公式的前提條件為有限大帶電體且選無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn).若已知在積分路徑上的函數(shù)表達(dá)式則求電勢的方法解：如圖，設(shè)a是電偶極子電場中的任一點(diǎn)，它與正負(fù)點(diǎn)電荷的距離分別為r+、r-，與電偶極子中心O的距離為r，根據(jù)電勢的迭加原理，a點(diǎn)的電荷為：式中是電偶極子中心O點(diǎn)到a點(diǎn)的連線與偶極子軸線夾角。a-q+qOr+r-rl求電偶極子電場中任一點(diǎn)的電勢討論：在電偶極子軸線延長線上的各點(diǎn)，，

對應(yīng)的電勢：在電偶極子軸線中垂面上的各點(diǎn)，

，對應(yīng)的電勢：

若以電偶極子軸線的方向作為x軸的方向，則在直角坐標(biāo)系的第I、IV象限內(nèi)，，；在第II、III象限內(nèi)，，，即電偶極子的中垂面把整個(gè)電場分為正、負(fù)電勢兩個(gè)對稱的區(qū)域，在中垂面靠近+q一側(cè)，各點(diǎn)的電勢為正值，靠近-q一側(cè)，各點(diǎn)的電勢為負(fù)值。討論：在電偶極子軸線延長線上的各點(diǎn)，，

對應(yīng)的電勢：在電偶極子軸線中垂面上的各點(diǎn)，

，對應(yīng)的電勢：

七．等勢面：在電場中電勢相同的點(diǎn)所連成的曲面。如點(diǎn)電荷的電勢分布為：

等勢面上任一點(diǎn)的場強(qiáng)(或電力線)方向都與等勢面正交。

abqE畫等勢面規(guī)定：在電場中任意相鄰的兩個(gè)等勢面的電勢差都相等點(diǎn)電荷的等勢面是一組以點(diǎn)電荷為中心的同心球面。按規(guī)定，電場中任意兩相鄰等勢面之間的電勢差相等，即等勢面的疏密程度同樣可以表示場強(qiáng)的大?。c(diǎn)電荷的等勢面電場強(qiáng)度與電勢的微分關(guān)系：一對等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場線和等勢面+靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)第二節(jié)靜電場的電介質(zhì)一.電介質(zhì)的極化介質(zhì)——

就是絕緣體（氦、氖氣體，云母，玻璃等）介質(zhì)極化－－介質(zhì)處于靜電場中，受電場的影響，介質(zhì)表面相對的出現(xiàn)異號(hào)電荷。束縛電荷－－極化出現(xiàn)的不能離開介質(zhì)的電荷。極化分類－－位移極化和取向極化。第二節(jié)靜電場的電介質(zhì)無極分子電介質(zhì)：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子電介質(zhì)：（水、有機(jī)玻璃等）1.無極分子與有極分子無極分子－－無外電場時(shí)，分子的正、負(fù)電荷中心重合，固有電矩為零。有極分子－－無外電場時(shí)，分子的正、負(fù)電荷中心不重合，固有電矩不為零，相當(dāng)于一個(gè)電偶極子。2.

無極分子的位移極化與有極分子的取向極化二電介質(zhì)對電容的影響相對電容率相對電容率電容率+++++++-------+++++++-------++++++------+++++++++++-----------三電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度電介質(zhì)中的場強(qiáng)在充滿均勻電介質(zhì)的空間：0——真空電容率r——相對電容率點(diǎn)電荷周圍充滿相對電容率為的電介質(zhì)時(shí)的場強(qiáng)點(diǎn)電荷充滿電介質(zhì)時(shí)的場強(qiáng)電容率20、要想在人生中獲勝，就要比別人更早地努力，而及早努力，需要及早地為自己的人生做出規(guī)劃，做好人生定位。13、來是偶然的，走是必然的。所以你必須，隨緣不變，不變隨緣。1、沒有改變，就沒有成長。沒有成長，就不能算作真正的人生。13、一個(gè)人應(yīng)該有理想，甚至應(yīng)該有幻想，但千萬不能拋開現(xiàn)實(shí)生活，去盲目追求世界上不能得到的東西。因?yàn)檫@種盲目的追求，一旦摔了跤，反過來會(huì)給人帶來巨大的痛苦，甚至是毀掉人的一生。18、說一句謊話，要編造十句謊話來彌補(bǔ)，何苦呢?12、凡事不要想太復(fù)雜，現(xiàn)實(shí)總是有許多無奈，望穿秋水，留下的是滿目落花的悲涼，是觸動(dòng)心靈的憂傷。8、不是某人使我煩惱，而是我拿某人的言行來煩惱自己。3、我不知道我現(xiàn)在做的哪些是對的，那些是錯(cuò)的，而當(dāng)我終于老死的時(shí)候我才知道這些。所以我現(xiàn)在所能做的就是盡力做好每一件事，然后等待著老死。7、生命不是一張永遠(yuǎn)旋轉(zhuǎn)的唱片;青春也不是一張永遠(yuǎn)不老的容顏。愛情是一個(gè)永恒的故事，從冬說到夏，又從綠說到黃;步履是一個(gè)載著命運(yùn)的輕舟，由南駛向北，又由近駛向遠(yuǎn)。11、活著一天，就是有福氣，就該珍惜。當(dāng)我哭泣我沒有鞋子穿的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)有人卻沒有腳。20、多數(shù)人都擁有自己不了解的能力和機(jī)會(huì)，都有可能做到未曾夢想的事情。15、一切能激發(fā)生機(jī)的思想都是美好的。敵人只有一個(gè)，那就是自私，它能使生命的泉水變得渾濁而枯竭，它能使心靈的天空變得狹窄而陰暗，它能使理想的星辰變得昏暗而模糊。努力激發(fā)你心中的光明和力量，激發(fā)那無私的愛和奉獻(xiàn)的喜悅。9