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1、戴氏教育蜀汉路校区 高三衔接班 教师：陈老师 时间：2012-8-7静电场（复习）一、库伦定律与电荷守恒定律1、元电荷元电荷是指最小的电荷量，用e表示，大小为e=。2、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。表达式：，其中静电力常量。说明：（1）电荷之间的相互作用力称之为静电力或库伦力。 （2）当带电体的距离比他们的自身大小大得多以至于带电体的形状、大小、电荷的分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。类似于力学中的质点，也时一种理想化的模型。3、三个自由
2、点电荷平衡处于平衡状态时的规律。 “三点共线，两同夹异，两大夹小” 中间电荷靠近另两个中电量较小的。 中间点电荷的平衡求间距，两边之一平衡求中间点电荷的电量，关系式为或 q1、q3固定时，q2的平衡位置具有唯一性，且与q2的电量多少，电性正负无关。3、电荷守恒定律电荷既不能创生，也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到物体的另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫电荷守恒定律。电荷守恒定律另一表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变的。二、电场的力的性质1、电场的产生电荷的周围存在着电场，产生电场的电荷叫做源电荷。描述电场力的性质的物
3、理量是电场强度，描述电场能的性质的物理量是电势，这两个物理量仅由电场本身决定，与试探电荷无关。2、电场强度（1）定义：放入电场中的某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值，叫该点的电场强度。该电场强度是由场源电荷产生的。（2）公式： 单位：或。（3）方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。负电荷在电场中受的静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反。也是该点电场线的切线方向。3、点电荷的电场（1）公式：（2）以点电荷为中心，r为半径做一球面，则球面上的个点的电场强度大小相等，E的方向沿着半径向里（负电荷）或向外（正电荷）区别：（定义式，适用于任何电场）
4、；（点电荷产生电场的决定式）；（电场强度与电势差间的关系，适用于匀强电场，d是两点间距离在场强方向上的投影）。4、电场强度的叠加如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。5、电场线（1）电场线是画在电场中的一条条的由方向的曲线，曲线上每点的切线方向，表示该点的电场强度的方向，曲线的疏密表示场强的大小。电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线。（2）电场线的特点电场线从正电荷或从无限远处出发终止于无穷远或负电荷；电场线在电场中不相交、不闭合；在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；匀强电场的电场线是均匀的平行且等距离的线。三、电场
5、的能的性质1、电势能电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。静电力做功与电势能变化的关系式为：，即静电力所做的功等于电势能的变化。所以，当静电力做多少正功，电势能就减小多少；当静电力做多少负功，电势能就增加多少。静电力做功与电势差的关系式为：。说明：电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功（通常选大地或无限远处电势能为零）。电势能有正有负，但是标量。试探电荷在电场中某点的电势能大小为：。2、电势（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势（由电场中这点的性质决定，与试探电荷的q、EP无关
6、）。（2）公式： （与试探电荷无关）（3）电势与电场线的关系：电势顺线降低，电势降低最快的方向就是电场强度的方向。（4）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势点的选择无关，大地或无穷远处的电势默认为零。说明：（1）电势差与电势的关系式为：；（2）电势差与静电力做功的关系式为：；（3）匀强电场中电势差与电场强度的关系为：。（4）同一点的电势随零电势点的不同而不同（通常选大地或无限远处电势为零），而两点间的电势差与零电势点的选取无关。3、等势面（1）定义：电场中电势相等的点构成的面。（2）特点：在同一等势面上的各点电势相等，沿同一等势面移动电荷时静电力不做功。电场线一定跟等势面垂直，并
7、且由电势高的等势面指向电势低的等势面。在相邻等势面间电势差相等的情况下，等势面的疏密表示电场的强弱（密强弱疏）。注：WAB、q、UAB、EP、等都是标量，但都有正有负，计算时带正负号代入。4、电场力做功（1）电场力做功与电荷电势能变化的关系：电场力对电荷做正功，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功，电荷电势能增加。电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。（2）电场力做功的特点：电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量势确定的，因而移动电荷做功的 值也势确定的，所以，电场力移动电荷所做的功与移动的路径无关，仅与始末位置的电势差由关，这与重力做功十分相似。四、电容器、电容（一） 电容器电
8、容器一种能够容纳电荷的电子元件。构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。这两个导体称为电容器的两极，中间彼此绝缘的物质叫电介质（空气也是电介质）例：平行板电容器（两块正对而又相距很近的金属板） 充电：使电容器的两个极板带上等量异种电荷的过程叫充电。充电过程是建立电场、储存电场能的过程。放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程叫放电。 放电过程是电场消失、电场能转化为其他能的过程。闪光灯闪光原理就包含这两个过程（充电和放电）电容器的充、放电过程。1、充电过程把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。从灵敏
9、电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后，切断与电源的联系，两个极板间有电场存在，充电过程中由电源获得的电能储存在电场中，称为电场能。2、放电过程把充电后的电容器的两个极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电了，这个过程叫做放电。从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流，放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其他形式的能量。电容器在充、放电的过程中，两极板间电荷量Q、极板间场强E、极板间电压U的变化、过程中能量转化的关系。总结如下：充电带电量Q增加，板间场强E增加，板间电压增加，电能转化为电场能。放电带电量Q减少，板间场强E减少，板间电压减少，电场能转化为其他能。（二） 电容1、定义：电容
10、器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值2、定义式：，或者 （比值定义）V1S1hV2S23、物理意义：C是表示电容器容纳电荷本领的物理量。4、单位：在国际单位制中单位是法拉（F），1F=1C/V 1F=10-6F， 1F=10-12F常见电容器，一般是几十pF到几千F之间类比理解：5、对电容的理解： 1、用比值法定义物理量的特点 2、与水容器对比理解 水容器H S V 电容器U C Q 注意：是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的,与电容器是不是带电无关。类比 电阻、电场强度、电势差的定义（三）研究影响平行板电容器电容大小的因素电容是表征电容器容纳电荷本领的
11、物理量，因此它只与电容器自身的内部结构有关，与其它量（Q、U）应该无关，环境因素也可不予考虑两极板大小（用面积S表示）两极板间的距离d两极板间的电介质研究电容器内部的结构因素：方法分析：控制变量法Q不变（离源）U用静电计测实验装置分析：静电计可以用来测量电势差.把它与电容器的两极板相连,从指针的偏转角度可以量出两个极板之间的电势差U.实验探究改变平行板两极板的距离d分析C=Q/U结论C与d反相关现象：d 偏角 U C d 偏角 U C改变平行板两极板的正对面积SC=Q/U结论C与d正相关分析现象：S 偏角 U CS 偏角 U C两极板间插入绝缘介质（保持Q、S、d不变）C=Q/U分析结论C与电
12、介质有关现象：插入电介质 偏角 UC从理论角度进行定量研究，表明：当平行板电容器两极板之间是真空时，当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的倍，即6、平行板电容器电容的决定式： 其中，（1）k 静电力常量 （2）d 板间距离 （3）S 两极板正对面积 （4） 介电常数（描述两导体间绝缘介质特性）五、带电粒子在电场中的运动1、带电粒子是否考虑重力：微观粒子（如质子、电子、粒子等）不计重力；宏观微粒（如带电小球、质点、油滴等）考虑重力。2、带电粒子的加速：Lv0yvv0vy一平行金属板两板间电压为U，一带电粒子（q、m)仅受静电力作用从静止开始，从一板运动到另一板，速度为：3、带电粒子在电场中的
13、偏转：水平放置的平行金属板，板长为，板间电压为（上正下负），板间距离为，一电荷量为的带正电粒子（不计重力）以初速度垂直电场方向从左侧射入板间，且能从右侧飞出。带电粒子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，轨迹如图。水平方向： 粒子在电场中的运动时间 竖直方向： 粒子的偏转角：U1Lv0yvv0vyLy若是如图所示的运动，则（电性相同的不同粒子经加速电场和偏转电场后射出时轨迹相同） 或 带电粒子在电场中偏转的三个重要结论例1：如图所示，质量为m电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入长L板间距离为d的平行板电容器间，两板间电压为U，求射出时的侧移、偏转角和动能
14、增量 解：分解为两个独立的分运动：平行极板的匀速运动（运动时间由此分运动决定），垂直极板的匀加速直线运动，偏角：，得：穿越电场过程的动能增量是：EK=qEy（注意，一般来说不等于qU），从例题可以得出结论有三： 结论一、不同带电粒子从静止进入同一电场加速后再垂直进入同一偏转电场，射出时的偏转角度总和位移偏转量y是相同的，与粒子的q、m无关。 例2：如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（ ）AU1变大、U2变大 BU1变小、U2变大 CU1变大、U2变小 DU1变小、U2变小解析：电子
