高中物理電場復(fù)習(xí)課件2.ppt

一. 三種帶電方式 (1)摩擦起電： (2)接觸起電： (3)感應(yīng)起電： 電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,元電荷,電子或質(zhì)子所帶的電荷量，,e=1.60x10-19C,是最小電荷量,比荷：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比,二、庫侖定律,靜電力常量：k=9.0109Nm2/C2,q1q2均用絕對值代入，方向另行判定。,真空中（空氣中近似成立）兩點電荷之間,如果是電荷分布均勻的帶電球體或球殼，可以看成電量集中在球心的點電荷,三、電場強(qiáng)度,1、定義：,2、單位：,3、電場強(qiáng)度是,問：把試探電荷拿走，該點場強(qiáng)還存在嗎？,（顯示電場的力的性質(zhì)的物理量）,牛/庫（N/C） 伏/米（V/m）,矢量,方向：,規(guī)定電場中某點的場強(qiáng)方向為正電荷在該點處的受力方向,+Q,a,q,推導(dǎo)真空中點電荷的場強(qiáng)？,結(jié)論： 真空中,點電荷場強(qiáng)方向？,點電荷場強(qiáng)大?。?正點電荷電場方向背離正點電荷中心,負(fù)點電荷電場方向指向負(fù)點電荷中心,r,問1 兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上P 點的電場強(qiáng)度？,+ Q,- Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論：從中點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)不斷減小,從O點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)是如何變的？,O,電場強(qiáng)度的疊加,矢量和,問2 兩個等量同種點電荷連線的垂直平分線上P 點的電場強(qiáng)度？,+ Q,+ Q,P,E1,E2,EP,結(jié)論：從中點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)先變大再變小,從O點到無窮遠(yuǎn)處，合場強(qiáng)是如何變的？,O,五.電勢能,+Q,+,-Q,電荷在某點的電勢能:,等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功。,(通常把離場源無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢能規(guī)定為零),EPA=EPA- EP0= WA 0,正電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？,問：若把離場源無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零則：,正電荷的電場中放入負(fù)電荷，電勢能為？,負(fù)電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？,負(fù)電荷的電場中放入負(fù)電荷，電勢能為？,正,正,負(fù),負(fù),六、電勢,1、定義,(計算時要代入正負(fù)號),標(biāo)量式,（描述電場能的性質(zhì)的物理量）,1 V = 1 J/C,2、 單位: 伏特(V),3、電勢具有相對性,正點電荷產(chǎn)生的電場電勢為 負(fù)點電荷產(chǎn)生的電場電勢為,若無限遠(yuǎn)處電勢為零，,正,負(fù),問：將正電荷放入正（負(fù)）電荷場中電勢能？ 將負(fù)電荷放入正（負(fù)）電荷場中電勢能？,4. 電勢的疊加：代數(shù)和,問1 兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上P 點的電場的電勢？,零,+ Q,- Q,O,WA B = EPA- EPB =,5. 電場力做功與電勢變化的關(guān)系,標(biāo)量式,6、沿著電場線，電勢,降低,從電場線可知：,1、場強(qiáng)大?。ㄊ杳埽?2、場強(qiáng)方向（該點的切線方向）,3、電勢高低（沿電場線方向，電勢降低； 逆電場線方向，電勢升高）,特點2.在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功,特點4.電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面.,特點3.等勢面一定與電場線垂直,即跟場強(qiáng)的方向垂直,一般來講，相鄰等勢面的電勢差是一個定值,7 等勢面,特點1.任意兩個等勢面在空間不相交。,畫出勻強(qiáng)電場和點電荷電場的等勢面,8、電勢差？,即,或,9、靜電力做功與電勢差的關(guān)系,為標(biāo)量式，正負(fù)號一并帶入計算,10、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系,d,A.,.B,.C,d一定沿場強(qiáng)方向，d是兩等勢面間的垂直距離。,d,問：點電荷場中若兩個相鄰的等勢面間電勢差相等，為什么等勢面間距不相等？,若AB=BC，UAB和UBC的電勢差誰較大？,電場線密，等勢面密；電場線疏，等勢面疏？,UBCUAB,求電場力做功的方法：,（1）W=Fs 只適用于勻強(qiáng)電場,（2） 適用于任何電場,（3）只有電場力做功時，電勢能和動能之和守恒，可以用動能的變化來求電場力做功大小,把一個不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到場強(qiáng)為E0的電場中會怎樣？,自由電子的定向移動會一直進(jìn)行下去嗎？,八、靜電平衡狀態(tài),當(dāng)感應(yīng)電場的 附加場強(qiáng)=外場強(qiáng) 時，自由電子不再定向移動,在導(dǎo)體內(nèi)部和表面自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。,處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，,特點2、電場線與導(dǎo)體表面處處垂直。,特點1、內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。E附加= -E外,施感電荷和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果.,施感電荷和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果.,特點3、整個導(dǎo)體是個等勢體，它的表面是個等勢面。,特點4 導(dǎo)體上電荷的分布具有兩個特點：,1導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面,2在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的面密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷,實驗驗證：法拉第圓筒實驗,靜電屏蔽,定義：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩（無論接地與否）可以把外部電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽,是否真的外電場無法進(jìn)入到網(wǎng)罩內(nèi)部？,外面的電場可以不影響到里面的環(huán)境，是否也可以使里面的電場不影響到外面的環(huán)境？,外界電場不影響物體，只要用金屬罩罩住物體。,帶電物體產(chǎn)生電場不影響外界，要用金屬罩罩住物體，金屬罩要接地,球殼接地,2.內(nèi)屏蔽和外屏蔽,九 電容器 平板電容器 結(jié)構(gòu)？ 帶電？ 電場？ 參量？ 額定電壓 擊穿電壓 電容,兩塊彼此絕緣，平行，互相靠近的金屬板組成,+Q,-Q,（一）電容,正對面積,板間距,表示電容器容納電荷的本領(lǐng),2 平板電容器的電容與哪些因素有關(guān)？,單位,法拉，簡稱法（F） 1F= 106F = 1012pF,1 定義？,其中C與Q、U無關(guān)，只取決于電容器的本身,是充滿兩板間空間介質(zhì)的介電常數(shù)，空氣的介電常數(shù)為1,（二）實驗探測平行板電容器的電容,Q一定時,如何顯示C的大??？,（三）、平行板電容器充電后的兩種情況,即保持電容器的兩極板與電源相連接,d C Q E,S C Q E不變, C Q E不變,插入金屬板,d C Q E ,即電容器充電后與電源斷開,d C U E不變,S C U E , C U E ,1. U一定,2. Q一定,平板電容器兩板間的場強(qiáng)大小與板上電荷分布的面密度 有關(guān),插入金屬板,d C U E不變,電荷面密度,1、基本粒子：如電子、質(zhì)子、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，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力,十.帶電粒子在電場中的運(yùn)動,幾類問題 （一） 平衡 （二） 沿電場方向射入： 直線運(yùn)動,求電子從P處穿出后的速度,設(shè)電子剛剛離開金屬絲時的速度為零,U,2、用功能觀點分析：電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動能的增量,1、用運(yùn)動規(guī)律分析,這種分析思路，僅僅適用于勻強(qiáng)電場,此方程既適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場,處理帶電粒子在電場中的運(yùn)動問題的兩種解題思路,類平拋運(yùn)動。,（三）帶電粒子的偏轉(zhuǎn),飛越電場所用的時間,側(cè)移距離,偏轉(zhuǎn)角（即末速v與初速v0的夾角）,出射方向的反向延長線與入射方向一定交于金屬板的 處,離開電場時的位移方向？, 離開電場時的速度？,帶電粒子像是直接從L/2處射出的。,（四）帶電粒子先由加速電場加速，再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,經(jīng)電壓U1加速后的粒子，垂直于場強(qiáng)方向射入板間距離為d板間電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場中,粒子對入射方向的偏距,粒子對入射方向的偏轉(zhuǎn)角,由上述兩式可以看出，經(jīng)同一電場加速又經(jīng)同一電場偏轉(zhuǎn)后，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度都僅由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場的情況決定，而與帶電粒子自身的性質(zhì)（粒子的質(zhì)量m、電荷量q）無關(guān)。,不分,問：帶電粒子離開電場后作什么運(yùn)動？,若離極板水平距離為L處有熒光屏，則亮斑發(fā)生的偏移y？,L,U,注意：如果偏轉(zhuǎn)電壓的大小、極性發(fā)生變化時，粒子的偏距也隨之變化，如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子穿越電場的時間（T l/v0 ），則在粒子穿越電場的過程中，仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場處理。因此，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為正弦波或鋸齒波時，連續(xù)射入的帶電粒子將以入射方向為中心上下偏移，隨時間而展開的波形與偏轉(zhuǎn)電壓波形相似。,勻速直線運(yùn)動,l,如偏轉(zhuǎn)電壓隨時間成正比，則亮斑作何運(yùn)動？,三、示波管的原理,示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器，其核心部分是示波管，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如下圖所示）,加在偏轉(zhuǎn)電極yy上的電壓是所要研究的信號電壓，如果信號電壓是周期性的，且周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線。,對示波管的分析有以下三種情況,1、偏轉(zhuǎn)電極xx和yy上均不加電壓,2、僅在yy加電壓,（1）若所加電壓穩(wěn)定電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到y(tǒng)y所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心）,設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2,從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動，射到熒光屏的中心點形成一個亮斑,（2）若所加電壓按正弦函數(shù)規(guī)律變化，如U2=Umsint，偏移也將按正弦規(guī)律變化，如y = ymsint，即亮斑在豎直方向做簡諧運(yùn)動。當(dāng)電壓變化很快時，亮斑的移動看起來就成為一條豎直亮