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高三物理总复习《静电场》课件ppt

a.摩擦起电 b. 感应起电 C.接触起电
a.摩擦起电
复习:用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互 排斥,而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引,所以自然界存在两种电荷.同种电荷 相互排斥,异种电荷相互吸引
自然界中的两种电荷:正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为 正电荷,用正数表示.把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷,用负数 表示.
静电感应:把电荷移近不带电的异体,可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电, 叫做感应起电.
3、起电的本质:不是创造了电荷,而是使物体中 的电荷分开.
结论:
电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消灭,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.
电荷守恒定律
1、库仑定律
内部能量: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 由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能. 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.
归纳:充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电能转化为 电场能 放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能
4、决定因素:电场中某一点处的电场强度E是唯一的,它的大小和方向与 放入该点电荷q无关,它决定于电场的源电荷及空间位置,电场中每一点 对应着的电场强度与是否放入电荷无关.
电场强度
• 1.E=F/q • 2.E=kq/r2 • 3.E=U/d • 适用条件:?
二.2电场线
电场线:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表 示该点的电场强度的方向。
q (3)单位:伏特(V)
(4)电势与电场线的关系:电势顺线降低。(电场线指向电势降低最快 的方向)
(5)零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有 关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)
三.3等势面
⑴.定义:电场中电势相等的点构成的面 ⑵.等势面的性质: ①.在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电 荷,电场力不做功 ②.电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势 低的等势面。 ③.等势面越密,电场强度越大 ④.等势面不相交,不相切 ⑶.几种电场的电场线及等势面(课本21页)
电场
电场线图样
简要描述
正点电荷
发散状
负点电荷
会聚状
等量同号电 荷
等量异号电 荷
匀强电场
相斥状
相吸状
平行的、等间距的、 同向的直线
电场线的基本性质 ①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向. ②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强). ③静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远.它不封闭,也不在 无电荷处中断. ④任意两条电场线不会在无电荷处相交
二.1电场强度
a:电场强度概念的提出:同一电荷q在电场中不同点受到的电场 力的方向和大小一般不同,因此电场具有方向性以及各点强弱 的不同,引出电场强度的概念来描述电场这种性质的不同。
b:检查强度的方法:用同一检验电荷q在电场中不同点受到的电 场力的方向和大小不同,用来表示电场的强弱和方向的不同.
c:电场强度的定义:虽然可用同一检验电荷q在电场中各点所 受电场力F的大小来比较各点的电场强弱,但是电场力F的大 小还和电荷q的电量有关,所以不能直接用电场力的大小表电 场的强弱.实验表明:在电场中的同一点,电场力F与电荷电 量q成正比,比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定,跟电荷 电量无关,是反映电场性质的物理量,所以我们用这个比值 F/q来表示电场的强弱.
推导: WAB EPA EPB q A qB q A B qU AB
所以有:WAB qU AB 或
U AB
WAB q
即:电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷Q的比值。 注意:电场中A、B两点间的电势差跟移动电荷的路径无关,只与AB位置有关
四、电势差与电场强度的关系
电容器的定义式
5.电容的定义式:
CQ U
不是决定式,电容大 小与电容器的带电 量 和两极间电压大
6.单位(数量级的名称):法拉(F)还有微法(μF)和皮法(pF)
小无关.
1F=10-6F=10-12pF
7.物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,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
内容表述:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小跟两个点电荷
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
两个点电荷的连线上
公式:
F
k
q1q2 r2
静电力常量:k = 9.0×109 N·m2/C2 适用条件:真空中,点电荷
点电荷——理想化模型,实际上是不存在的.但只要带电体本身的大小跟 它们之间的距离相比可以忽略,带电体就可以看作点电荷.并非是体积小 就能当点电荷(理想化研究方法)
三.1、电势能
1、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 中也具有由位置决定的势能,这种势能叫做电势能。
2、静电力做功与电势能变化的关系:
静电力做的功等于电势能的减少量。写成式子为:
W AB
E PA
EPB
注意: ①.电场力做正功,电荷的电势能减小;电场力做负功,电荷的电势能增加 ②.电场力力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动 能相互转化,而它们的总量保持不变。
F1
=
k
Q1Q2 r2
,F2
=
G
m1m2 r2
, F1 F2
=
kQ1Q 2 Gm1·m2
F1 F2
=
9.0×109 ×1.60×1019 ×1.60×1019 6.67×1011 ×9.10×1031 ×1.67×1027
= 2.3×1039
启示与小结:可以看出,万有引力公式和库仑定律公式在表面
上很相似,只有质量和电荷量的区别,体现了科学的一种对称
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【例题2】:试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.已知电子的质量 m1=9.10×10-31kg,质子的质量m2=1.67×10-27kg.电子和质子的电荷量 都是1.60×10-19C. 分析:这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力,而是列 公式,化简之后,再求解. 解:电子和质子间的静电引力和万有引力分别是
通过对重力场中的高度、高度差和电场中的电势、电势的差值进行类比,引出电 势差。
三.4、电势差
(1)定义:电场中两点间电势的差值,也叫电压。用表示。
U AB A B 或
UBA B A
注意:电势差也是标量,可正,可负。
三.5静电力做功与电势差的关系
电荷Q在电场中从A移动到B时,静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之 差。
电场线是为了形象描述电场而引入的假想的线,不是实际存在的线。
三、电场力做功的特点
课本图1。4-1(右图)分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径 从A运动到B电场力做功的情况。
(1)q沿直线从A到B (2)q沿折线从A到M、再从M到B (3)q沿任意曲线线A到B
结果都一样即:W=qELAM =qELABcos 【结论】:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位 置有关,而与电荷的运动路径无关。 与重力做功类比,引出:电势能
五.2、电容(类比)
1、电容的引入:讨论充电后的电容器Q 与U的比值Q/U的意义。
2. 与储水容器类比。对于给定电容器,相对于给定柱形水容器,C (类比于横截面积)不变,U(类比于水的深度),Q(类比于储水的体积)。 在C一定情况下,Q=CU,Q正比于U,Q/U是一个 常量.
4.电容的定义:电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的 比值,叫做电容器的电容。
原子的核式结构及摩擦起电的微观解释 构成物质的原子本身就是由带电微粒组成,包括带正电原子核(质子和中子)和带 负电的核外电子,不同物质的原子核束缚电子的能力不同,在摩擦过程中电子发生 转移
结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.电荷总量没有变。
b感应起电
现象及解释:把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B.金属箔都张开了,表示A,B 都带上了电荷.如果先把C移走,A和B上的金属箔都会闭合.如果先把A和B分开,然后 移开C,可以看到A和B仍带有电荷,金属箔仍张开;如果再让A和B接触,金属箔都会闭 合.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和. 感应起电的本质原因:把带电的球C移近金属导体A和B时,由于同种电荷相互排斥,异种 电荷相互吸引,使导体上的自由电子被吸引过来,因此导体A和B带上了等量的异种电 荷.感应起电也不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开,是电荷从物体的一部分 转移到另一部分,电荷总量没有变。
b:电场的物质性是客观存在的,具有物质的基本属性 ——质量和能量。它不同于生活中常见的物质,看不见, 摸不着,无法称量,可以叠加.
c:电场的基本特征: ①引入电场中的任何带电体都将受 到电场力的作用。 ③当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功, 这表示电场具有能量. 可见,电场具有力和能的特征
适用条件:匀强电场
强调d是沿电场方向的距离
归纳总结一:电场强度与电势无直接关系,而是与电势的变化相联系,并举例说明
①.电场强度为零的地方电势不一定为零,电势为不为零取决于电势零点。 ②.电势为零的地方电场强度不一定为零。 ③.电场强度相等的地方电势不一定相等。 ④.电势相等的地方电场强度不一定相等。 归纳总结二:并引导学生概括场强三个公式E=F/q、E=kQ/r2和E=UAB/d ,对比其适用
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