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高中物理电学专题复习

时间:2017-03-02


专题讲座

高中物理电学专题复习
第七单元
四川省安岳中学

电场
刘永辉

电场力的性质(电场强度 E) 一、电荷、电荷守恒定律 1.两种电荷: “+” “-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩 擦过的玻璃棒带正电荷。 2.元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为 1.6×10- 19C,是一个电子(或质子)所带的电量。 说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 荷质比(比 荷) :电荷量 q 与质量 m 之比, (q/m)叫电荷的比荷 3.起电方式有三种: ①摩擦起电。②接触起电,注意:电荷的变化 是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷 量平均分配,异种电荷先中和后再平分。③感应起电——切割 B,或磁通 量发生变化。④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子 4.电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能从一 个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,系统 的电荷总数是不变的. 二、库仑定律 1.内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量 的乘积成正比,跟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。方向由电性决定(同性相斥、异性相吸) 2.公式:2 21r QQk F 有 F 最大值。
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k=9.0×109N〃m2/C2

极大值问题:在 r 和两带电体电量和一定的情况下,当 Q1=Q2 时,

3.适用条件 (1)真空中; (2)点电荷:点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的 形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电 体视为 点电荷. (这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球, 无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后, 电荷会重新分布,不能再用球心距代替 r) 。点电荷很相似于我们力学中 的质点。 注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律 斥,异性相吸引”的规律定性判定。 计算方法:①带正负计算,为正表示斥力;为负表示引力。 ②一般电荷用绝对值计算,方向由电性异、同判断。 三个自由点电荷平衡问题,静电场的典型问题,它们均处于平衡状 态时的规律。①“三点共线,两同夹异,两大夹小” 。②中间电荷靠近另 两个中电量较小的。③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 313221qqqqqq 或右左中 QQQ2。④q1、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。 三、电场 1.存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电 荷间的作用总是通过电场进行的。 电场:只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具 有力和能的特性。 力(电场强度) ;能(磁通量)若电荷不动周围的是静电场,若电荷 运动周围不单有电场而且产生磁场,第 1 课 匀强电场 ——点电荷与带 电平板 +等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场孤立点电荷周围 的电场。 2.电场的基本性质——①是对放入其中的电荷有力的作用。②能使 放入电场中的导体产生静电感应现象。 3.电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。
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②使

用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排

四、电场强度(E)——描述电场力特性的物理量。 (矢量) 1.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力 F 跟它的电量 q 的 比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱 2.求 E 的规律及方法(有如下 5 种) :①E= qF(定义普遍适用) 单位是:N/C 或 V/m; “描述自身的物理量”统统不能说××正此,×× 反比(下同) ;②2rQkE(导出式,真空中的点电荷,其中 Q 是产生该电 场的电荷) ;③dUE(导出式,仅适用于匀强电场,其中 d 是沿电场线方 向上的距离) ;④电场的矢量叠加:当存在几个场源时,某处的合场强= 各个场源单独存在时在此处产生场强的矢量和;⑤利用对称性求解。 3.方向:①与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反; ②电场线的切线方向是该点场强的方向;③场强的方向与该处等势面的 方向垂直.平行板电容器边缘除外。 4. 在电场中某一点确定了, 则该点场强的大小与方向就是一个定值, 与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,该处的场强大小方向仍 不变。检验电荷 q 充当“测量工具”的作用。某点的 E 取决于电场本身, (即场源及这点的位置,)与 q 检的正负,电何量 q 检和受到的电场力 F 无关 . 这一点很相似于重力场中的重力加速度 ,点定则重力加速度定 . 与放入该处物体的质量无关,即使不放入物体,该处的重力加速度仍为一 个定值。 5.电场强度是矢量,电场强度的合成按照矢量的合成法则. (平行 四边形法则和三角形法则) 。 6.电场强度和电场力是两个概念,电场强度的大小与方向跟放入的 检验电荷无关,而电场力的大小与方向则跟放入 的检验电荷有关, 五、电场线 定义:在电场中为了形象的描绘电场而人为想象出或假想的曲线[描 述 E 的强弱(疏密)和方向]。电场线实际上并不存。但 E 又是客观存在 的,电场线是人为引入的研究工具。电场线是人为引进的,实际上是不 存在的;法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场或磁场。 1.切线方向表示该点场强的方向,也是正电荷的受力方向。 2.静电场电场线有始有终:始于“+” ,终止于“-”或无穷远,从
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正电荷出发到负电荷终止,或从正电荷出发到无穷远处终止,或者从无 穷远处出发到负电荷终止。 3.疏密表示该处电场的强弱,也表示该处场强的大小,越密,则 E 越强。 4.匀强电场的电场线平行且等间距直线表示(平行板电容器间的电 场,边缘除外) 。 5.没有画出电场线的地方不一定没有电场 6.沿着电场线方向,电势越来越低。但 E 不一定减小;沿 E 方向电 势降低最快的方向。 7.电场线⊥等势面,电场线由高等势面批向低等势面 8.静电场的电场线不相交,不终断,不成闭合曲线。但变化的电场的 电场线是闭合的。 9.电场线不是电荷运动的轨迹.也不能确定电荷的速度方向。除非 三个条件同时满足:①电场线为直线,②v0=0 或 v0 方向与 E 方向平行。 ③仅受电场力作用。 六、熟记几种典型电场的电场线特点: (重点) 1.孤立点电荷周围的电场。 2.等量异种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点) 。 3.等量同种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点) 。 4.匀强电场。 5.点电荷与带电平板。 6.具有某种对称性的电场。 7.均匀辐射状的电场⑧周期性变化的电场。 电场能的性质(电势) 一、电势差 U (是指两点间的. . . . ) 1.定义:电场中两点间移动检验电荷 q(从 A→B) ,电场力做的功 WAB 跟其电量 q 的比值叫做这两点. .间的. .电势差. . . ,UAB=WAB/q 是 标量。UAB 的正负只表示两点电势谁高谁低。UAB 为正表示 A 点的电势高 于 B 点的电势。
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2.数值上=单位正电荷从 A→B 过程中电场力所做的功。 3.等于 A、B 的电势之差,即 UAB=φA-φB。 4.在匀强电场中 UAB= EdE(dE 表示沿电场方向上的距离) 。意义: 反映电场本身性质,取决于电场两点,与移动的电荷无关,与零电势的 选取无关, 电势差. . . 对应静电力做功, 电能, 其它形式的能。 电动势. . . 对 应非静电力做功,电能,其它形式的能。 点评:电势差很类似于重力场中的高度差.物体从重力场中的一点 移到另一点,重力做的功跟其重量的比值叫做这两点的高度差 h=W/G。 二、电势(是指某点的. . . . ) 描述电场能性质的物理量。必须先选一个零势点, (具有相对性)相 对零势点而言,常选无穷远或大地作为零电势。正点电荷产生的电场中 各点的电势为正,负点电荷产生的电场中各点的电势为负。 1.定义:某点相对零电势的电势差叫做该点的电势,是标量。 2 .在数值上 =单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功 . 特点:⑴ 标量:有正负,无方向,只表示相对零势点比较的结果。⑵ 电 场中某点的电势由电场本身因素决定,与检验电荷无关。与零势点的选 取有关。⑶ 沿电场线方向电势降低,逆……(但场强不一定减小) 。沿 E 方向电势降得最快。⑷ 当存在几个场源时,某处合电场的电势等于各个 场源在此处产生电势代数和的叠加。 电势高低的判断方法: 1.根据电场线的方向判断;2 电场力做功判断;3 电势能变化判断。 点评:类似于重力场中的高度。某点相对参考面的高度差为该点的高度。 注意: (1)高度是相对的。与参考面的选取有关,而高度差是绝对 的与参考面的选取无关.同样电势是相对的与零电势的选取有关,而电 势差是绝对的,与零电势的选取无关。 (2) 一般选取无限远处或大地的电势为零。当零电势选定以后, 电场中各点的电势为定值。 (3) 电场中 A、B 两点的电势差等于 A、B 的电势之差,即 UAB=φA -φB,沿电场线方向电势降低. 三、电势能 E
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1.概念:由电荷及电荷在电场中的相对位置决定的能量,叫电荷的 电势能。电势能具有相对性,与零参考点的选取有关(通常选地面或∞ 远为电势能零点) 2.特别指出:电势能实际应用不大,常实际应用的是电势能的变化。 电荷在电场中某点的电势能 =把电荷从此点移到电势能零处电场力所做 的功。E=q φA→0 四、电场力做功与电势能 1.电势能:电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能.电势能是 电荷与所在电场所共有的。 2.电势能的变化:电场力做正功电势能减少;电场力做负功电势能 增加。重力势能变化:重力做正功重力势能减少;重力做负功重力势能 增加。 3. 电场力做功:由电荷的正负和移动的方向去判断(4 种情况)? 功的正负电势能的变化(重点和难点知识) 。正、负电荷沿电场方向和逆 电场方向的 4 种情况。 (上课时一定要搞清楚的,否则对以后的学习带来 困难) 电场力做功过程就是电势能与其它形式能转化的过程(电势差) , 做功的数值就是能量转化的多少。W=FSCOS(匀强电场)W=qEd (d 为沿 场强方向上的距离) W=qU=-△Ep,U 为电势差,q 为电量。 重力做功:W=Gh,h 为高度差,G 为重量。电场力做功跟路径无关, 是由初末位置的电势差与电量决定重力做功跟路径无关,是由初末位置 的高度差与重量决定。

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