高中物理電場復習

1、電場電場一一. . 三種帶電方式三種帶電方式(1)(1)摩擦起電摩擦起電(2)(2)接觸起電接觸起電(3)(3)感應起電感應起電 元電荷元電荷電子或質(zhì)子所帶的電荷量，電子或質(zhì)子所帶的電荷量，e=1.6x10-19C是最小電荷量是最小電荷量kgCkgCmee/1076. 11091. 01060. 1113019電子的比荷為：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分mq二、庫侖定律二、庫侖定律 靜電力常量：靜電力常量：k=9.0k=9.010109 9NmNm2 2/C/C2 2221rqqkFq1q2均用絕對值代入，方向

2、另行判定。均用絕對值代入，方向另行判定。真空中（空氣中近似成立）兩點電荷之間真空中（空氣中近似成立）兩點電荷之間如果是如果是電荷分布均勻電荷分布均勻的帶電球體或球殼，可以看成的帶電球體或球殼，可以看成電量集中在球心的點電荷電量集中在球心的點電荷試探電荷試探電荷三、電場強度三、電場強度2 2、定義：、定義：3 3、單位：、單位：4 4、電場強度是、電場強度是問：問：把試探電荷拿走，該點場強還存在嗎？把試探電荷拿走，該點場強還存在嗎？（顯示電場的力的性質(zhì)的物理量）（顯示電場的力的性質(zhì)的物理量）qFE 牛牛/ /庫（庫（N/CN/C） 伏伏/ /米（米（V/mV/m）矢量矢量方向：方向：規(guī)定電場中某

3、點的場強方向為規(guī)定電場中某點的場強方向為正電荷在該點處的受力方向正電荷在該點處的受力方向尺寸尺寸 充分小充分小電荷量電荷量電場強度電場強度E的大小與試探電荷無關的大小與試探電荷無關1 1、電場：由電荷產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)（真實存在）、電場：由電荷產(chǎn)生的一種特殊物質(zhì)（真實存在）+QaqFE2rkQqF 22rkQqrQqkqFEq推導真空中點電荷的場強？推導真空中點電荷的場強？結(jié)論：結(jié)論：真空中真空中2kQEr點電荷場強方向？點電荷場強方向？點電荷場強大?。狐c電荷場強大?。赫c電荷正點電荷電場方向電場方向背離正點背離正點電荷中心電荷中心負點電荷負點電荷電場方向電場方向指向負點指向負點電荷中心電荷中

4、心r勻強電場勻強電場d d一定沿場強方向，一定沿場強方向，d d是兩是兩點間沿電場方向的距離。點間沿電場方向的距離。EA.B.CddUE 問問1 1 兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上上P P 點的電場強度？點的電場強度？+ Q- QPE1E2EP結(jié)論：從中點到無窮遠處，合場強不斷減小結(jié)論：從中點到無窮遠處，合場強不斷減小從從O點到無窮遠處，合場強是如何變的？點到無窮遠處，合場強是如何變的？O電場強度的疊加電場強度的疊加矢量和矢量和問問2 2 兩個等量同種點電荷連線的垂直平分線上兩個等量同種點電荷連線的垂直平分線上P P 點的電場強度？點的電場強度？+ Q+

5、 QPE1E2EP結(jié)論：從中點到無窮遠處，合場強先變大再變小結(jié)論：從中點到無窮遠處，合場強先變大再變小從從O點到無窮遠處，合場強是如何變的？點到無窮遠處，合場強是如何變的？O四四. .電場線電場線1.1.為了形象描述電場而假想的有方向的曲線（假想的，并不真為了形象描述電場而假想的有方向的曲線（假想的，并不真實存在）。實存在）。2.2.特點特點（1 1）電場線上每點的切線方向為該點電場強度的方向。）電場線上每點的切線方向為該點電場強度的方向。（2 2）任意兩條電場線不相交。）任意兩條電場線不相交。（3 3）電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷。）電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限

6、遠或負電荷。（4 4）電場線的疏密反映電場強度的大小（疏弱密強）。）電場線的疏密反映電場強度的大?。ㄊ枞趺軓姡＃? 5）電場線與等勢面垂直，且沿電場線方向電勢逐漸降低。）電場線與等勢面垂直，且沿電場線方向電勢逐漸降低。(1)兩點電荷連線上各點，電場線方向從正電荷指向負電荷兩點電荷連線上各點，電場線方向從正電荷指向負電荷(2)兩點電荷連線的中垂線上，場強方向均相同，總與中垂線垂直在中垂線兩點電荷連線的中垂線上，場強方向均相同，總與中垂線垂直在中垂線上到上到O點等距離處各點的場強相等點等距離處各點的場強相等(O為兩點電荷連線中點為兩點電荷連線中點)(3) 等量異種點電荷連線上以中點等量異種點電荷

7、連線上以中點O場強最小，中垂線上以中點場強最小，中垂線上以中點O的場強為最大；的場強為最大；(4)等量異種點電荷連線、中垂線上關于中點對稱處的場強相同；等量異種點電荷連線、中垂線上關于中點對稱處的場強相同； O(1)兩點電荷連線中點兩點電荷連線中點O處場強為零處場強為零(2)兩點電荷連線中垂線上，場強方向總沿中垂線遠離兩點電荷連線中垂線上，場強方向總沿中垂線遠離O(等量正電荷等量正電荷)(3)等量同種點電荷連線上以中點電場強度最小，等于零因無限遠處場強等量同種點電荷連線上以中點電場強度最小，等于零因無限遠處場強E0，則沿中垂線從中點到無限遠處，電場強度先增大后減小，之間某位置場強必有最大則沿中

8、垂線從中點到無限遠處，電場強度先增大后減小，之間某位置場強必有最大值值(4)等量同種點電荷連線、中垂線上關于中點對稱處的場強大小相等、方向相反等量同種點電荷連線、中垂線上關于中點對稱處的場強大小相等、方向相反.五五. .靜電力做功特點？靜電力做功特點？只與初末位置有關與路徑無關只與初末位置有關與路徑無關勢能勢能 靜電力對電荷做靜電力對電荷做正功正功, ,電荷的電勢能電荷的電勢能減少減少 靜電力對電荷做靜電力對電荷做負功負功, ,電荷的電勢能電荷的電勢能增加增加W WA B A B = -= -E EP P = = E EPAPA- E- EPBPB 六六. .電勢能電勢能+Q+-Q電荷在某點的

9、電勢能電荷在某點的電勢能: :等于靜電力等于靜電力把它從該點把它從該點移動到零勢能位置時所移動到零勢能位置時所做的功。做的功。( (通常把離場源通常把離場源無限遠處無限遠處或或大地表面大地表面的電勢能規(guī)定為零的電勢能規(guī)定為零) )E EPAPA=E=EPAPA- E- EP0P0= W= WA 0 A 0 正電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？正電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？問：若把離場源問：若把離場源無限遠處無限遠處的電勢能規(guī)定為零則：的電勢能規(guī)定為零則：正電荷的電場中放入負電荷，電勢能為？正電荷的電場中放入負電荷，電勢能為？負電荷的電場中放入正電荷，電勢能為？負電荷的電場中放入正電荷，電

10、勢能為？負電荷的電場中放入負電荷，電勢能為？負電荷的電場中放入負電荷，電勢能為？正正正正負負負負七、電勢七、電勢1 1、定義、定義pEq( (計算時要代入計算時要代入正負號正負號) )標量式標量式（描述電場能的性質(zhì)的物理量）（描述電場能的性質(zhì)的物理量）1 V = 1 J/C1 V = 1 J/C2 2、 單位單位: : 伏特伏特(V) (V) 3 3、電勢具有、電勢具有相對性相對性正正點電荷產(chǎn)生的電場電勢為點電荷產(chǎn)生的電場電勢為負負點電荷產(chǎn)生的電場電勢為點電荷產(chǎn)生的電場電勢為若無限遠處電勢若無限遠處電勢為為零，零， 正正負負問：將正電荷放入正（負）電荷場中電勢能？問：將正電荷放入正（負）電荷場

11、中電勢能？ 將負電荷放入將負電荷放入正（負）電荷場中正（負）電荷場中電勢能？電勢能？ kQrkQr qEp4. 電勢的疊加：電勢的疊加：代數(shù)和代數(shù)和問問1 1 兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上兩個等量異種點電荷連線的垂直平分線上P P 點的電場的電勢？點的電場的電勢？零零+ Q- QOW WA B A B = = E EPAPA- E- EPBPB = = BAqq5. 5. 電場力做功與電勢電場力做功與電勢變化的關系變化的關系標量式標量式6 6、沿著電場線，電勢、沿著電場線，電勢降低降低從電場線可知：從電場線可知：1 1、場強大?。?、場強大小（疏密疏密）2 2、場強方向（該點的、場強方向

12、（該點的切線方向切線方向）3 3、電勢高低（、電勢高低（沿沿電場線方向，電勢電場線方向，電勢降低降低； 逆逆電場線方向，電勢電場線方向，電勢升高升高）ABABEEAB特點特點2 2. .在同一等勢面上的任意兩點間移在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷，電場力不做功動電荷，電場力不做功特點特點4 4. .電場線總是從電勢較高的等勢面電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面指向電勢較低的等勢面. . 特點特點3 3. .等勢面一定與電場線垂直等勢面一定與電場線垂直, ,即跟場即跟場強的方向垂直強的方向垂直一般來講，相鄰等勢面的電勢差是一個定值一般來講，相鄰等勢面的電勢差是一個定值7 等勢面等

13、勢面特點特點1 1. .任意兩個等勢面在空間不相交。任意兩個等勢面在空間不相交。 畫出勻強電場和點電荷電場的等勢面畫出勻強電場和點電荷電場的等勢面勻強電場的等勢面勻強電場的等勢面點電荷電場中的等勢面點電荷電場中的等勢面以點電荷為球心的一簇球面以點電荷為球心的一簇球面問：等勢面的間問：等勢面的間隔一定相等嗎？隔一定相等嗎？場線密的地方等勢面也密場線密的地方等勢面也密ABABUBABAU8 8、電勢差？、電勢差？BAABUU 電荷電荷q q從電場中從電場中A A點移到點移到B B點，點，AB)(BAqPBPAABEEWBAqqBAABqUWqWUABBA即即或或9、靜電力做功與電勢差的關系、靜電力

14、做功與電勢差的關系ABqU為標量式，為標量式，正負號正負號一并帶入計算一并帶入計算電場強度和電勢都是描述電場的物理量電場強度和電勢都是描述電場的物理量場強相等，電勢一定相等嗎？場強相等，電勢一定相等嗎？場強為零，電勢一定為零嗎？場強為零，電勢一定為零嗎？電勢相等，場強一定相等嗎？電勢相等，場強一定相等嗎？電勢為零，場強一定為零嗎？電勢為零，場強一定為零嗎？10、電勢差與電場強度的關系、電勢差與電場強度的關系EA.BABWEqdABWqUUEddEA.B.Cd d一定沿場強方向，一定沿場強方向，d d是兩是兩等勢面間的垂直距離。等勢面間的垂直距離。d+問：點電荷場中若兩個相鄰的等問：點電荷場中若

15、兩個相鄰的等勢面間電勢差相等，為什么等勢勢面間電勢差相等，為什么等勢面間距不相等？面間距不相等？ 若若AB=BCAB=BC，U UABAB和和U UBCBC的電勢差誰較大？的電勢差誰較大？ABC電場線密，等勢面密；電場線密，等勢面密；電場線疏，等勢面疏？電場線疏，等勢面疏？EdU UBCUAB求電場力做功的方法：求電場力做功的方法：（1 1）W=Fs W=Fs 只適用于勻強電場只適用于勻強電場（2 2） 適用于任何電場適用于任何電場 （3 3）只有電場力做功時，電勢能和動能之）只有電場力做功時，電勢能和動能之和守恒，可以用和守恒，可以用動能的變化動能的變化來求電場力做功來求電場力做功大小大小B

16、AABABqqqUW把一個不帶電的金屬導體把一個不帶電的金屬導體ABCDABCD放到場強為放到場強為E E0 0的電場中會怎樣？的電場中會怎樣？自由電子的定向移動會一直進自由電子的定向移動會一直進行下去嗎？行下去嗎？ 八、靜電平衡狀態(tài)八、靜電平衡狀態(tài)當感應電場的當感應電場的 附加場強附加場強= =外場強外場強 時，自由電子不再定向移動時，自由電子不再定向移動在導體內(nèi)部和表面自由電子不再發(fā)生定向移動的狀在導體內(nèi)部和表面自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)叫做態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)靜電平衡狀態(tài)。-+處于處于靜電平衡狀態(tài)下的導體靜電平衡狀態(tài)下的導體，特點特點2 2、電場線與導體表面處處垂直。、電場線與導體表面

17、處處垂直。特點特點1 1、內(nèi)部的場強處處、內(nèi)部的場強處處為零。為零。E E附加附加= -E= -E外外施感電荷和感應電荷產(chǎn)生的施感電荷和感應電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果電場疊加的結(jié)果.施感電荷和感應電荷施感電荷和感應電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果果.特點特點3 3、整個導體是個等勢體，它、整個導體是個等勢體，它的表面是個等勢面。的表面是個等勢面。特點特點4 4 導體上電荷的分布具有兩個特點：導體上電荷的分布具有兩個特點：1導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面2在導體表面，越尖銳的位置，電荷的面密度在導體表面，越尖銳的位置，電荷的面密度越大

18、，凹陷的位置幾乎沒有電荷越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷實驗驗證：法拉第圓筒實驗實驗驗證：法拉第圓筒實驗均勻球形導體均勻球形導體 靜電屏蔽靜電屏蔽定義：導體殼或金屬網(wǎng)罩（無論接定義：導體殼或金屬網(wǎng)罩（無論接地與否）可以把外部電場遮住，使地與否）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)其內(nèi)部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽象叫做靜電屏蔽是否真的外電場是否真的外電場無法進入到網(wǎng)罩無法進入到網(wǎng)罩內(nèi)部？內(nèi)部？外面的電場可以不影響到里面的環(huán)境，是否也可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？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，只要用外界

19、電場不影響物體，只要用金屬罩罩住物體金屬罩罩住物體。帶電物體產(chǎn)生電場不影響外界，要帶電物體產(chǎn)生電場不影響外界，要用金屬罩罩住物用金屬罩罩住物體體，金屬罩要，金屬罩要接地接地球殼接地球殼接地2.2.內(nèi)屏蔽和外屏蔽內(nèi)屏蔽和外屏蔽 九九 電容器電容器 平板電容器平板電容器 結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)？ 帶電？帶電？ 電場？電場？ 參量？參量？ 額定電壓額定電壓 擊穿電壓擊穿電壓 電容電容兩塊彼此絕緣，平行，兩塊彼此絕緣，平行，互相靠近的金屬板組成互相靠近的金屬板組成+Q-Q（一）電容（一）電容UQC UQkdSC4正對面積正對面積板間距板間距表示電容器容納電荷的本領表示電容器容納電荷的本領2 2 平板電容器的電容與

20、哪些因素有關？平板電容器的電容與哪些因素有關？單位單位法拉法拉，簡稱，簡稱法（法（F） 1F= 106F = 1012pF 1 1 定義？定義？其中其中C與與Q、U無關，只無關，只取決于電容器的本身取決于電容器的本身 是充滿兩板間是充滿兩板間空間介質(zhì)的介電空間介質(zhì)的介電常數(shù)，空氣的介常數(shù)，空氣的介電常數(shù)為電常數(shù)為1 1（二）實驗探測平行板電容器的電容（二）實驗探測平行板電容器的電容QQ一定一定時時1dUCCdSUCCSUCC如何顯示如何顯示C C的大??？的大??？kdSC4（三）、平行板電容器充電后的兩種情況（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即保持電容器的兩極板

21、與電源相連接d d C C Q Q E ES S C C Q Q E E不變不變 C C Q Q E E不變不變插入金屬板插入金屬板 d d C C Q Q E E 即電容器充電后與電源斷開即電容器充電后與電源斷開d d C C U U E E不變不變S S C C U U E E C C U U E E 1. U1. U一定一定2. Q2. Q一定一定dUE CdQdSkdQ4k4平板電容器兩平板電容器兩板間的場強大板間的場強大小與板上電荷小與板上電荷分布的面密度分布的面密度有關有關插入金屬板插入金屬板 d d C C U U E E不變不變電荷面密度電荷面密度1 1、基本粒子基本粒子：如電

22、子、質(zhì)子、：如電子、質(zhì)子、 粒子、離子等，除粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力不考慮重力（但并（但并不忽略質(zhì)量）不忽略質(zhì)量）2 2、帶電顆粒帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都說明或明確的暗示以外，一般都不能不能忽略重力忽略重力十十.帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中的運動 幾類問題幾類問題（一）一） 平衡平衡（二）（二） 沿電場方向射入：沿電場方向射入： 直線運動直線運動求電子從求電子從P P處穿出后的速度處穿出后的速度)(21202vvmqUtmeUvt2advt22

23、mdqUa 設電子剛剛離開金屬絲時的速度為零設電子剛剛離開金屬絲時的速度為零U2 2、用功能觀點分析：、用功能觀點分析：電場力對帶電粒子做的功等于帶電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動能的增量電粒子動能的增量mdqUmqEmFaadvvt22022022121mvmvqUt1 1、用運動規(guī)律分析、用運動規(guī)律分析這種分析思路，這種分析思路，僅僅適用于勻強電場僅僅適用于勻強電場此方程此方程既適用于勻強電場，也適用于非勻強電場既適用于勻強電場，也適用于非勻強電場處理帶電粒子在電場中的運動問題的兩種解題思路處理帶電粒子在電場中的運動問題的兩種解題思路類平拋類平拋運動。運動。tmdUqtmEqatvy2

24、22121tmdUqaty（三）帶電粒子的偏轉(zhuǎn)（三）帶電粒子的偏轉(zhuǎn)0/vlt 飛越電場所用的時間飛越電場所用的時間 0vLt 側(cè)移距離側(cè)移距離 20222212121mdvUqLtmdUqaty偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角（即末速（即末速v與初速與初速v0的夾角）的夾角） 20000tanmdvqULmdvqUtvatvvy出射方向的反向延長線與入射方向一定交于金屬板的出射方向的反向延長線與入射方向一定交于金屬板的 處處L21tg2tanLS21離開電場時的位移方向？離開電場時的位移方向？xytg 離開電場時的速度？離開電場時的速度？帶電粒子像是直接從帶電粒子像是直接從L/2處射出的。處射出的。2022121

25、mvmvqUEy2021mdvqUL220yvvv（四）帶電粒子先由加速電場加速，再進入偏轉(zhuǎn)電場（四）帶電粒子先由加速電場加速，再進入偏轉(zhuǎn)電場 經(jīng)電壓經(jīng)電壓U1加速后的粒子，垂直于場強方向射入板間距加速后的粒子，垂直于場強方向射入板間距離為離為d板間電壓為板間電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場中的偏轉(zhuǎn)電場中 粒子對入射方向的偏距粒子對入射方向的偏距 1222022421dULUmdvLqUy粒子對入射方向的偏轉(zhuǎn)角粒子對入射方向的偏轉(zhuǎn)角122022tandULUmdvLqU20121mvqU 122arctandULU1222022421dULUmdvLqUy122arctandULU 由上述兩式可以看出，經(jīng)

26、同一電場加速又經(jīng)同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)量子自身的性質(zhì)（粒子的質(zhì)量m、電荷量、電荷量q）無關。）無關。不分不分問：帶電粒子離開電場問：帶電粒子離開電場后作什么運動？后作什么運動？若離極板水平距離為若離極板水平距離為L L處有熒光屏，則亮斑發(fā)生的偏移處有熒光屏，則亮斑發(fā)生的偏移yy？LtgLlY)2(dmvqUlLl20)2(UUdmvqlLl20)2(U注意注意：如果偏轉(zhuǎn)電壓的大小

27、、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)電壓的變化周期遠遠大于粒子穿越電場的時間（如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠遠大于粒子穿越電場的時間（T l/v0 ），則），則在粒子穿越電場的過程中，仍可當作勻強電場處理。因此，當偏轉(zhuǎn)電壓為在粒子穿越電場的過程中，仍可當作勻強電場處理。因此，當偏轉(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，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。隨時間而展開的波形與偏轉(zhuǎn)電壓波形相似。勻速直線運動勻速直線運動l l20tanmdvLqU如偏轉(zhuǎn)電壓隨時間成正比，如偏轉(zhuǎn)電壓隨時間成正比，則亮斑作何運動？則亮斑作何運動？ 三、示波管的原理三、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，它由子儀器，其核心部分是示波管，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏光屏組成（如下圖所示）組成（如下圖所示） 加在偏轉(zhuǎn)電極加在偏轉(zhuǎn)電極yy上的電壓是所要研究的上的電壓是所要研究