高中物理知识点总结电场部分.ppt课件.ppt

1、高中物理知识点总结高中物理知识点总结电场部分电场部分一一. . 三种带电方式三种带电方式(1)(1)摩擦起电：摩擦起电：(2)(2)接触起电：接触起电：(3)(3)感应起电：感应起电：电荷从物体的一部分转移到另电荷从物体的一部分转移到另一部分一部分 元电荷元电荷电子或质子所带的电荷量，是最小电荷量电子或质子所带的电荷量，是最小电荷量e=1.60 x10-19CkgCkgCmee/1076.11091.01060.1113019电子的比荷为：带电体的电荷量与质量的比：带电体的电荷量与质量的比, ,又称荷质比又称荷质比二、库仑定律二、库仑定律真空中（空气中近似成立）两点电荷之间作用力真空中（空气中

2、近似成立）两点电荷之间作用力221rqqkF 静电力常量：静电力常量：k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2 q1q2均用绝对值代入，方向另行判定。均用绝对值代入，方向另行判定。如果是如果是电荷分布均匀电荷分布均匀的带电球体或球壳，可以看成的带电球体或球壳，可以看成电量集中在球心的点电荷电量集中在球心的点电荷库仑定律的形式与万有引力定律相同，区别：库仑定律的形式与万有引力定律相同，区别：1. 1.系数不同系数不同2. 2.库仑定律需要判断是引力还是斥力（同性电荷相斥，异性电荷相吸）库仑定律需要判断是引力还是斥力（同性电荷相斥，异性电荷相吸）3. 3.静电引力远大于万

3、有引力静电引力远大于万有引力 电荷距离无穷尽时此公式不适用，此时静电力不电荷距离无穷尽时此公式不适用，此时静电力不是无穷大是无穷大三、电场强度三、电场强度1 1、定义：、定义：2 2、单位：、单位：3 3、电场强度是、电场强度是问：问：把试探电荷拿走，该点场强还存在吗？把试探电荷拿走，该点场强还存在吗？（显示电场的力的性质的物理量）（显示电场的力的性质的物理量）qFE 牛牛/ /库（库（N/CN/C） 伏伏/ /米（米（V/mV/m）矢量矢量方向：方向：规定电场中某点的场强方向为规定电场中某点的场强方向为正电荷在该点处的受力方向正电荷在该点处的受力方向+QaqFE2rkQqF 22rkQqrQ

4、qkqFEq推导真空中点电荷的场强？推导真空中点电荷的场强？结论：结论：真空中真空中2kQEr点电荷场强方向？点电荷场强方向？点电荷场强大小：点电荷场强大小：正点电荷正点电荷电场方向电场方向背离正点背离正点电荷中心电荷中心负点电荷负点电荷电场方向电场方向指向负点指向负点电荷中心电荷中心r问问1 1 两个等量异种点电荷连线的垂直平分线两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上上P P 点的电场强度？点的电场强度？+ Q- QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强不断减小结论：从中点到无穷远处，合场强不断减小从从O点到无穷远处，合场强是如何变的？点到无穷远处，合场强是如何变的？O电场强度的叠加电场

5、强度的叠加矢量和矢量和问问2 2 两个等量同种点电荷连线的垂直平分线上两个等量同种点电荷连线的垂直平分线上P P 点的电场强度？点的电场强度？+ Q+ QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强先变大再变小结论：从中点到无穷远处，合场强先变大再变小从从O点到无穷远处，合场强是如何变的？点到无穷远处，合场强是如何变的？O四四. .静电力做功特点？静电力做功特点？只与初末位置有关与路径无关只与初末位置有关与路径无关势能势能 静电力对电荷做静电力对电荷做正功正功, ,电荷的电势能电荷的电势能减少减少 静电力对电荷做静电力对电荷做负功负功, ,电荷的电势能电荷的电势能增加增加W WA B A B

6、= -= -E EP P = = E EPAPA- E- EPBPB 五五. .电势能电势能+Q+-Q电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能: :等于静电力等于静电力把它从该点把它从该点移动到零势能位置时所移动到零势能位置时所做的功。做的功。( (通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的电势能规定为零的电势能规定为零) )E EPAPA=E=EPAPA- E- EP0P0= W= WA 0 A 0 正电荷的电场中放入正电荷，电势能为？正电荷的电场中放入正电荷，电势能为？问：若把离场源问：若把离场源无限远处无限远处的电势能规定为零则：的电势能规定为零则：正电荷的电场中放入负电

7、荷，电势能为？正电荷的电场中放入负电荷，电势能为？负电荷的电场中放入正电荷，电势能为？负电荷的电场中放入正电荷，电势能为？负电荷的电场中放入负电荷，电势能为？负电荷的电场中放入负电荷，电势能为？正正正正负负负负六、电势六、电势1 1、定义、定义pEq( (计算时要代入计算时要代入正负号正负号) )标量式标量式（描述电场能的性质的物理量）（描述电场能的性质的物理量）1 V = 1 J/C1 V = 1 J/C2 2、 单位单位: : 伏特伏特(V) (V) 3 3、电势具有、电势具有相对性相对性正正点电荷产生的电场电势为点电荷产生的电场电势为负负点电荷产生的电场电势为点电荷产生的电场电势为若无限

8、远处电势若无限远处电势为为零，零， 正正负负问：将正电荷放入正（负）电荷场中电势能？问：将正电荷放入正（负）电荷场中电势能？ 将负电荷放入将负电荷放入正（负）电荷场中正（负）电荷场中电势能？电势能？ kQrkQr qEp4. 电势的叠加：电势的叠加：代数和代数和问问1 1 两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上P P 点的电场的电势？点的电场的电势？零零+ Q- QOW WA B A B = = E EPAPA- E- EPBPB = = BAqq5. 5. 电场力做功与电势电场力做功与电势变化的关系变化的关系标量式标量式6 6、沿着电场线，电势、沿着电场线，

9、电势降低降低从电场线可知：从电场线可知：1 1、场强大小（、场强大小（疏密疏密）2 2、场强方向（该点的、场强方向（该点的切线方向切线方向）3 3、电势高低（、电势高低（沿沿电场线方向，电势电场线方向，电势降低降低； 逆逆电场线方向，电势电场线方向，电势升高升高）ABABEEAB特点特点2 2. .在同一等势面上的任意两点间移在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功动电荷，电场力不做功特点特点4 4. .电场线总是从电势较高的等势面电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面指向电势较低的等势面. . 特点特点3 3. .等势面一定与电场线垂直等势面一定与电场线垂直, ,即跟场即跟

10、场强的方向垂直强的方向垂直一般来讲，相邻等势面的电势差是一个定值一般来讲，相邻等势面的电势差是一个定值7 等势面等势面特点特点1 1. .任意两个等势面在空间不相交。任意两个等势面在空间不相交。 画出匀强电场和点电荷电场的等势面画出匀强电场和点电荷电场的等势面匀强电场的等势面匀强电场的等势面点电荷电场中的等势面点电荷电场中的等势面以点电荷为球心的一簇球面以点电荷为球心的一簇球面问：等势面的间问：等势面的间隔一定相等吗？隔一定相等吗？场线密的地方等势面也密场线密的地方等势面也密ABABUBABAU8 8、电势差？、电势差？BAABUU 电荷电荷q q从电场中从电场中A A点移到点移到B B点，点

11、，AB)(BAqPBPAABEEWBAqqBAABqUWqWUABBA即即或或9、静电力做功与电势差的关系、静电力做功与电势差的关系ABqU为标量式，为标量式，正负号正负号一并带入计算一并带入计算电场强度和电势都是描述电场的物理量电场强度和电势都是描述电场的物理量场强相等，电势一定相等吗？场强相等，电势一定相等吗？场强为零，电势一定为零吗？场强为零，电势一定为零吗？电势相等，场强一定相等吗？电势相等，场强一定相等吗？电势为零，场强一定为零吗？电势为零，场强一定为零吗？10、电势差与电场强度的关系、电势差与电场强度的关系EA.BABWEqdABWqUUEddEA.B.Cd d一定沿场强方向，一定

12、沿场强方向，d d是两是两等势面间的垂直距离。等势面间的垂直距离。d+问：点电荷场中若两个相邻的等问：点电荷场中若两个相邻的等势面间电势差相等，为什么等势势面间电势差相等，为什么等势面间距不相等？面间距不相等？ 若若AB=BCAB=BC，U UABAB和和U UBCBC的电势差谁较大？的电势差谁较大？ABC电场线密，等势面密；电场线密，等势面密；电场线疏，等势面疏？电场线疏，等势面疏？EdU UBCUAB求电场力做功的方法：求电场力做功的方法：（1 1）W=Fs W=Fs 只适用于匀强电场只适用于匀强电场（2 2） 适用于任何电场适用于任何电场 （3 3）只有电场力做功时，电势能和动能之）只有

13、电场力做功时，电势能和动能之和守恒，可以用和守恒，可以用动能的变化动能的变化来求电场力做功来求电场力做功大小大小BAABABqqqUW把一个不带电的金属导体把一个不带电的金属导体ABCDABCD放到场强为放到场强为E E0 0的电场中会怎样？的电场中会怎样？自由电子的定向移动会一直进自由电子的定向移动会一直进行下去吗？行下去吗？ 八、静电平衡状态八、静电平衡状态当感应电场的当感应电场的 附加场强附加场强= =外场强外场强 时，自由电子不再定向移动时，自由电子不再定向移动在导体内部和表面自由电子不再发生定向移动的状在导体内部和表面自由电子不再发生定向移动的状态叫做态叫做静电平衡状态静电平衡状态。

14、-+处于处于静电平衡状态下的导体静电平衡状态下的导体，特点特点2 2、电场线与导体表面处处垂直。、电场线与导体表面处处垂直。特点特点1 1、内部的场强处处、内部的场强处处为零。为零。E E附加附加= -E= -E外外施感电荷和感应电荷产生的施感电荷和感应电荷产生的电场叠加的结果电场叠加的结果.施感电荷和感应电荷施感电荷和感应电荷产生的电场叠加的结产生的电场叠加的结果果.特点特点3 3、整个导体是个等势体，它、整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。的表面是个等势面。特点特点4 4 导体上电荷的分布具有两个特点：导体上电荷的分布具有两个特点：1导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面导体内部没

15、有电荷，电荷只分布在导体的外表面2在导体表面，越尖锐的位置，电荷的面密度在导体表面，越尖锐的位置，电荷的面密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷越大，凹陷的位置几乎没有电荷实验验证：法拉第圆筒实验实验验证：法拉第圆筒实验均匀球形导体均匀球形导体 静电屏蔽静电屏蔽定义：导体壳或金属网罩（无论接定义：导体壳或金属网罩（无论接地与否）可以把外部电场遮住，使地与否）可以把外部电场遮住，使其内部不受外电场的影响，这种现其内部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽象叫做静电屏蔽是否真的外电场是否真的外电场无法进入到网罩无法进入到网罩内部？内部？外面的电场可以不影响到里面的环境，是否也可外面的电场可以不影响到里面

16、的环境，是否也可以使里面的电场不影响到外面的环境？以使里面的电场不影响到外面的环境？外界电场不影响物体，只要用外界电场不影响物体，只要用金属罩罩住物体金属罩罩住物体。带电物体产生电场不影响外界，要带电物体产生电场不影响外界，要用金属罩罩住物用金属罩罩住物体体，金属罩要，金属罩要接地接地球壳接地球壳接地2.2.内屏蔽和外屏蔽内屏蔽和外屏蔽九九 电容器电容器 平板电容器平板电容器结构？结构？带电？带电？电场？电场？参量？参量？额定电压额定电压 击穿电压击穿电压 电容电容两块彼此绝缘，平行，两块彼此绝缘，平行，互相靠近的金属板组成互相靠近的金属板组成+Q-Q（一）电容（一）电容UQC UQkdSC4

17、正对面积正对面积板间距板间距表示电容器容纳电荷的本领表示电容器容纳电荷的本领2 2 平板电容器的电容与哪些因素有关？平板电容器的电容与哪些因素有关？单位单位法拉法拉，简称，简称法（法（F） 1F= 106F = 1012pF 1 1 定义？定义？其中其中C与与Q、U无关，只无关，只取决于电容器的本身取决于电容器的本身 是充满两板间是充满两板间空间介质的介电空间介质的介电常数，空气的介常数，空气的介电常数为电常数为1 1（二）实验探测平行板电容器的电容（二）实验探测平行板电容器的电容QQ一定一定时时1dUCCdSUCCSUCC如何显示如何显示C C的大小？的大小？kdSC4（三）、平行板电容器充

18、电后的两种情况（三）、平行板电容器充电后的两种情况即保持电容器的两极板与电源相连接即保持电容器的两极板与电源相连接d d C C Q Q E ES S C C Q Q E E不变不变 C C Q Q E E不变不变插入金属板插入金属板 d d C C Q Q E E 即电容器充电后与电源断开即电容器充电后与电源断开d d C C U U E E不变不变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平板电容器两平板电容器两板间的场强大板间的场强大小与板上电荷小与板上电荷分布的面密度分布的面密度有关有关插入金属

19、板插入金属板 d d C C U U E E不变不变电荷面密度电荷面密度1 1、基本粒子基本粒子：如电子、质子、：如电子、质子、 粒子、离子等，除粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力不考虑重力（但并（但并不忽略质量）不忽略质量）2 2、带电颗粒带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都说明或明确的暗示以外，一般都不能不能忽略重力忽略重力十十.带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动几类问题几类问题（一）一） 平衡平衡（二）（二） 沿电场方向射入：沿电场方向射入： 直线运动直线运动

20、求电子从求电子从P P处穿出后的速度处穿出后的速度)(21202vvmqUtmeUvt2advt22mdqUa 设电子刚刚离开金属丝时的速度为零设电子刚刚离开金属丝时的速度为零U2 2、用功能观点分析：、用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量电粒子动能的增量mdqUmqEmFaadvvt22022022121mvmvqUt1 1、用运动规律分析、用运动规律分析这种分析思路，这种分析思路，仅仅适用于匀强电场仅仅适用于匀强电场此方程此方程既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场处理带电粒子在电场中的运动问题的两种解题

21、思路处理带电粒子在电场中的运动问题的两种解题思路类平抛类平抛运动。运动。tmdUqtmEqatvy222121tmdUqaty（三）带电粒子的偏转（三）带电粒子的偏转0/vlt 飞越电场所用的时间飞越电场所用的时间 0vLt 侧移距离侧移距离 20222212121mdvUqLtmdUqaty偏转角偏转角（即末速（即末速v与初速与初速v0的夹角）的夹角） 20000tanmdvqULmdvqUtvatvvy出射方向的反向延长线与入射方向一定交于金属板的出射方向的反向延长线与入射方向一定交于金属板的 处处L21tg2tanLS21离开电场时的位移方向？离开电场时的位移方向？xytg 离开电场时的

22、速度？离开电场时的速度？带电粒子像是直接从带电粒子像是直接从L/2处射出的。处射出的。2022121mvmvqUEy2021mdvqUL220yvvv（四）带电粒子先由加速电场加速，再进入偏转电场（四）带电粒子先由加速电场加速，再进入偏转电场 经电压经电压U1加速后的粒子，垂直于场强方向射入板间距加速后的粒子，垂直于场强方向射入板间距离为离为d板间电压为板间电压为U2的偏转电场中的偏转电场中 粒子对入射方向的偏距粒子对入射方向的偏距 1222022421dULUmdvLqUy粒子对入射方向的偏转角粒子对入射方向的偏转角122022tandULUmdvLqU20121mvqU 122arctan

23、dULU1222022421dULUmdvLqUy122arctandULU 由上述两式可以看出，经同一电场加速又经同由上述两式可以看出，经同一电场加速又经同一电场偏转后，带电粒子的偏转距离和偏转角度都一电场偏转后，带电粒子的偏转距离和偏转角度都仅由加速电场和偏转电场的情况决定，而与带电粒仅由加速电场和偏转电场的情况决定，而与带电粒子自身的性质（粒子的质量子自身的性质（粒子的质量m、电荷量、电荷量q）无关。）无关。不分不分问：带电粒子离开电场问：带电粒子离开电场后作什么运动？后作什么运动？若离极板水平距离为若离极板水平距离为L L处有荧光屏，则亮斑发生的偏移处有荧光屏，则亮斑发生的偏移yy？L

24、tgLlY)2(dmvqUlLl20)2(UUdmvqlLl20)2(U注意注意：如果偏转电压的大小、极性发生变化时，粒子的偏距也随之变化，：如果偏转电压的大小、极性发生变化时，粒子的偏距也随之变化，如果偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间（如果偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间（T l/v0 ），则），则在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电场处理。因此，当偏转电压为在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电场处理。因此，当偏转电压为正弦波或锯齿波时，连续射入的带电粒子将以入射方向为中心上下偏移，正弦波或锯齿波时，连续射入的带电粒子将以入射方向为中心上下偏移，随时间而展开的波形

25、与偏转电压波形相似。随时间而展开的波形与偏转电压波形相似。匀速直线运动匀速直线运动l l20tanmdvLqU如偏转电压随时间成正比，如偏转电压随时间成正比，则亮斑作何运动？则亮斑作何运动？ 三、示波管的原理三、示波管的原理 示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器，其核心部分是示波管，它由子仪器，其核心部分是示波管，它由电子枪、偏转电极和荧电子枪、偏转电极和荧光屏光屏组成（如下图所示）组成（如下图所示） 加在偏转电极加在偏转电极yy上的电压是所要研究的上的电压是所要研究的信号电压信号电压，如果信号电压是周期性的，且周期与扫描电压的

26、周期相同，如果信号电压是周期性的，且周期与扫描电压的周期相同，在在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。对示波管的分析有以下三种情况对示波管的分析有以下三种情况 1、偏转电极、偏转电极xx和和yy上均不加电压上均不加电压2、仅在、仅在yy加电压加电压 （1）若所加电压稳定电子流被加速、偏转后射）若所加电压稳定电子流被加速、偏转后射到到yy所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）中心） 设加速电压为设加速电压为U1，偏转电压为，偏转电压为U2)2(212LldUlU从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心

27、从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心点形成一个亮斑点形成一个亮斑 UdmvqlLly20)2(（2）若所加电压按正弦函数规律变化，如）若所加电压按正弦函数规律变化，如U2=Umsint，偏移也，偏移也将按正弦规律变化，如将按正弦规律变化，如y = ymsint，即亮斑在竖直方向做简谐运，即亮斑在竖直方向做简谐运动。动。当电压变化很快时，亮斑的移动看起来就成为一条竖直亮当电压变化很快时，亮斑的移动看起来就成为一条竖直亮线。线。 2U如何将如何将y y方向的运动显示出来呢？方向的运动显示出来呢？使光斑在水平方向作匀速直线运动使光斑在水平方向作匀速直线运动如何实现？如何实现？3. 3. 水平方向加扫描电压水平方向加扫描电压tu-u0+u0tu ux tx 3、如果同时在、如果同时在xx间加一特殊的周期性变化的电压如图（间加一特殊的周期性变化的电压如图（a）所示，则在荧光屏上显示出正弦曲线如图（所示，则在荧光屏上显示出正弦曲线如图（b）所示）所示若信号电压周期恰好和扫描电压周期相同，则显示一个完整的正弦波若信号电压周期恰好和扫描电压周期相同，则显示一个完整的正弦波显示显示2个完整正弦波呢？个完整正弦波呢？显示显示3个完整正弦波呢？个完整正弦波呢？xxyyff 2xxyyff 3xxyynff出现出现n个正弦波个正弦波xxyyff若若不能出现规则图像不能出现规则图像