高中物理电场复习.

电场一.三种带电方式(1)摩擦起电(2)接触起电(3)感应起电元电荷电子或质子所带的电荷量，e=1.6x10-19C是最小电荷量kgCkgCmee/1076.11091.01060.1113019电子的比荷为：比荷：带电体的电荷量与质量的比电荷从物体的一部分转移到另一部分mq二、库仑定律静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2221rqqkFq1q2均用绝对值代入，方向另行判定。真空中（空气中近似成立）两点电荷之间如果是电荷分布均匀的带电球体或球壳，可以看成电量集中在球心的点电荷试探电荷三、电场强度2、定义：3、单位：4、电场强度是问：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）qFE牛/库（N/C）伏/米（V/m）矢量方向：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尺寸充分小电荷量电场强度E的大小与试探电荷无关1、电场：由电荷产生的一种特殊物质（真实存在）+QaqFE2rkQqF22rkQqrQqkqFEq推导真空中点电荷的场强？结论：真空中2kQEr点电荷场强方向？点电荷场强大小：正点电荷电场方向背离正点电荷中心负点电荷电场方向指向负点电荷中心r匀强电场d一定沿场强方向，d是两点间沿电场方向的距离。EA..B.CddUE问1两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上P点的电场强度？+Q-QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强不断减小从O点到无穷远处，合场强是如何变的？O电场强度的叠加矢量和问2两个等量同种点电荷连线的垂直平分线上P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从O点到无穷远处，合场强是如何变的？O四.电场线1.为了形象描述电场而假想的有方向的曲线（假想的，并不真实存在）。2.特点（1）电场线上每点的切线方向为该点电场强度的方向。（2）任意两条电场线不相交。（3）电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。（4）电场线的疏密反映电场强度的大小（疏弱密强）。（5）电场线与等势面垂直，且沿电场线方向电势逐渐降低。(1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．(2)两点电荷连线的中垂线上，场强方向均相同，总与中垂线垂直．在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)．(3)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；(4)等量异种点电荷连线、中垂线上关于中点对称处的场强相同；O(1)两点电荷连线中点O处场强为零．(2)两点电荷连线中垂线上，场强方向总沿中垂线远离O(等量正电荷)．(3)等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零．因无限远处场强E∞＝0，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值．(4)等量同种点电荷连线、中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.五.静电力做功特点？只与初末位置有关与路径无关势能静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加WAB=-ΔEP=EPA-EPB六.电势能+Q+-Q电荷在某点的电势能:等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)EPA=EPA-EP0=WA0正电荷的电场中放入正电荷，电势能为？问：若把离场源无限远处的电势能规定为零则：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负电荷，电势能为？正正负负七、电势1、定义pEq(计算时要代入正负号)标量式（描述电场能的性质的物理量）1V=1J/C2、单位:伏特(V)3、电势具有相对性正点电荷产生的电场电势为负点电荷产生的电场电势为若无限远处电势为零，正负问：将正电荷放入正（负）电荷场中电势能？将负电荷放入正（负）电荷场中电势能？kQrkQrqEp4.电势的叠加：代数和问1两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上P点的电场的电势？零+Q-QOWAB=EPA-EPB=BAqq5.电场力做功与电势变化的关系标量式6、沿着电场线，电势降低从电场线可知：1、场强大小（疏密）2、场强方向（该点的切线方向）3、电势高低（沿电场线方向，电势降低；逆电场线方向，电势升高）ABABEEAB特点2.在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功．特点4.电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面.特点3.等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直．一般来讲，相邻等势面的电势差是一个定值7等势面特点1.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匀强电场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问：等势面的间隔一定相等吗？场线密的地方等势面也密ABABUBABAU8、电势差？BAABUU电荷q从电场中A点移到B点，AB)(BAqPBPAABEEWBAqqBAABqUWqWUABBA即或9、静电力做功与电势差的关系ABqU为标量式，正负号一并带入计算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？场强为零，电势一定为零吗？电势相等，场强一定相等吗？电势为零，场强一定为零吗？10、电势差与电场强度的关系EA..BABWEqdABWqUUEddEA..B.Cd一定沿场强方向，d是两等势面间的垂直距离。d+问：点电荷场中若两个相邻的等势面间电势差相等，为什么等势面间距不相等？•若AB=BC，UAB和UBC的电势差谁较大？ABC电场线密，等势面密；电场线疏，等势面疏？EdUUBCUAB求电场力做功的方法：（1）W=Fs只适用于匀强电场（2）适用于任何电场（3）只有电场力做功时，电势能和动能之和守恒，可以用动能的变化来求电场力做功大小BAABABqqqUW把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中会怎样？自由电子的定向移动会一直进行下去吗？八、静电平衡状态当感应电场的附加场强=外场强时，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态叫做静电平衡状态。----++++处于静电平衡状态下的导体，特点2、电场线与导体表面处处垂直。特点1、内部的场强处处为零。E附加=-E外施感电荷和感应电荷产生的电场叠加的结果.施感电荷和感应电荷产生的电场叠加的结果.特点3、整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。特点4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2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实验验证：法拉第圆筒实验均匀球形导体静电屏蔽定义：导体壳或金属网罩（无论接地与否）可以把外部电场遮住，使其内部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽．是否真的外电场无法进入到网罩内部？外面的电场可以不影响到里面的环境，是否也可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，只要用金属罩罩住物体。带电物体产生电场不影响外界，要用金属罩罩住物体，金属罩要接地球壳接地2.内屏蔽和外屏蔽•九电容器•平板电容器•结构？•带电？•电场？•参量？•额定电压击穿电压电容两块彼此绝缘，平行，互相靠近的金属板组成+Q-Q（一）电容UQCUQkdSC4正对面积板间距表示电容器容纳电荷的本领2平板电容器的电容与哪些因素有关？单位法拉，简称法（F）1F=106μF=1012pF•1定义？其中C与Q、U无关，只取决于电容器的本身ε是充满两板间空间介质的介电常数，空气的介电常数为1（二）实验探测平行板电容器的电容Q一定时1dUCCdSUCCSUCC如何显示C的大小？kdSC4（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d↑C↓Q↓E↓S↑C↑Q↑E不变ε↑C↑Q↑E不变插入金属板d↓C↑Q↑E↑即电容器充电后与电源断开d↑C↓U↑E不变S↑C↑U↓E↓ε↑C↑U↓E↓1.U一定2.Q一定dUECdQdSkdQ4k4平板电容器两板间的场强大小与板上电荷分布的面密度有关插入金属板d↓C↑U↓E不变电荷面密度1、基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）2、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力十.带电粒子在电场中的运动•几类问题（一）平衡（二）沿电场方向射入：直线运动求电子从P处穿出后的速度)(21202vvmqUtmeUvt2advt22mdqUa设电子刚刚离开金属丝时的速度为零U2、用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量mdqUmqEmFaadvvt22022022121mvmvqUt1、用运动规律分析这种分析思路，仅仅适用于匀强电场此方程既适用于匀强电场，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思路类平抛运动。tmdUqtmEqatvy222121tmdUqaty•（三）带电粒子的偏转0/vlt①飞越电场所用的时间0vLt②侧移距离20222212121mdvUqLtmdUqaty③偏转角β（即末速v与初速v0的夹角）20000tanmdvqULmdvqUtvatvvy⑤出射方向的反向延长线与入射方向一定交于金属板的处L21tg2tanLS21∴离开电场时的位移方向？xytg④离开电场时的速度？带电粒子像是直接从L/2处射出的。2022121mvmvqUEy2021mdvqUL220yvvv（四）带电粒子先由加速电场加速，再进入偏转电场经电压U1加速后的粒子，垂直于场强方向射入板间距离为d板间电压为U2的偏转电场中粒子对入射方向的偏距1222022421dULUmdvLqUy粒子对入射方向的偏转角β122022tandULUmdvLqU20121mvqU122arctandULU1222022421dULUmdvLqUy122arctandULU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m、电荷量q）无关。不分问：带电粒子离开电场后作什么运动？若离极板水平距离为L处有荧光屏，则亮斑发生的偏移y’？LtgLlY)2(dmvqUlLl20)2(UUdmvqlLl20)2(U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，如果偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间（Tl/v0），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与偏转电压波形相似。匀速直线运动l20tanmdvLqU如偏转电压随时间成正比，则亮斑作何运动？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子仪器，其核心部分是示波管，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如下图所示）加在偏转电极yy'上的电压是所要研究的信号电压，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1、偏转电极xx'和yy'上均不加电压2、仅在yy'加电压（1）若所加电压稳定电子流被加速、偏转后射到yy'所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）设加速电压为U1，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U2=Umsinωt，偏移也将按正弦规律变化，如y=ymsinωt，即亮斑在竖直方向做简谐运动。当电压变化很快时，亮斑的移动看起来就成为一条竖直亮线。2U如何将y方向的运动显示出来呢？使光斑在水平方向作匀速