第一章-静电场(全课件)

第一章静电场第一节电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律一、两种电荷及其作用规律1.正电荷和负电荷2.相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.二、三种起电形式1.摩擦起电：通过摩擦的方式实现电子的转移，从而使物体带电的方式.2.感应起电：通过静电感应使物体带电的方式.说明:(1)只有导体才能发生感应起电，而绝缘体不能.(2)带电体靠近导体时，靠近带电体近端带异种电荷，远离带电体的远端带同种电荷.(3)当遇到接地问题时，该导体与地球组成一个导体，则该导体为近端物体，带异种电荷，地球为远端，带同种电荷.摩擦起电与感应起电的异同点摩擦起电感应起电相同点实质相同，都是电子的转移不同点材料不同绝缘体导体方式不同必须接触只需靠近1.毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（）A.毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B.毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C.橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D.橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上2.某验电器金属小球和金属箔均不带电，金属箔闭合。现将带负电的硬橡胶棒接近验电器金属小球，则将出现的现象是（）A.金属箔带负电，其两片张开B.金属箔带正电，其两片张开C.金属箔可能带正电，但两片一定张开D.由于硬橡胶棒并没有接触验电器小球，故金属箔两片因不带电仍闭合3.如图所示，当带正电的球C移近不带电的金属导体AB时，导体上的电荷移动情况是A.金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B.金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动C.金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D.金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动CAB4.如图，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔.当枕形导体的A端靠近一带电导体C时（）A.A端金箔张开，B端金箔闭合B.用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C.用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D.选项A中两对金箔分别带异种电荷，先项C中两对金箔带同种电荷ABC电荷及其守恒定律3.接触起电：通过接触的方式实现电子的转移，使电荷重新分布，从而使物体带电的方式.5.用与丝稠摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器的金属球后，验电器的金属箔片张开，则下列说法正确的是（）A.金属箔片带正电荷B.金属箔片带负电荷C.部分电子由金属球转移到玻璃棒上D.部分电子由玻璃棒转移到金属球上电荷及其守恒定律接触起电过程中电子转移的规律：1.带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的物体上.2.带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的物体上.3.带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性物体上.原子结构及物体带电的实质：原子由原子核和绕核旋转的电子组成，在物质内部，原子核是相对固定的,内部的质子更不能脱离原子核而移动.所以，物体带电的实质是电子的得失，通过摩擦、接触、静电感应等方式使电子从一个物体转移到另一个物体上，或是从物体的一部分转移到另一部分.电荷及其守恒定律三、电荷守恒定律:(两种表述方式）两带电体接触后电荷分布情况：两个完全相同的小球，接触后将平分电荷。具体分三种情况：1.若两小球一个带电（设为q），一个不带电，两小球接触后再分开，则电荷量平分，每个小球带电量为q/2.2.若两小球分别带同种电荷q1和q2，两者接触后分开，则每个小球带电量为（q1＋q2）/2.3.若两小球分别带异种电荷q1和－q2，两者接触后分开，则先中和再平分电荷，且每个小球带电量为（q1－q2）/2，如q1＝q2，则称之为中和6.有两个相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，和QB＝－3.2×10－9C，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？电荷及其守恒定律四、元电荷：1.电荷量：物体所带电荷的多少，叫做电荷量，也叫电量，用Q或是q表示.单位：库仑，简称库，符号C电荷有正、负之分，正负电荷可用“＋”和“－”表示，一般“＋”号省略不写.电荷及其守恒定律2.元电荷：电子所带电荷量的数值e=1.60×10-19C，这个最小电荷量叫做元电荷.说明：（1）元电荷是最小的电荷量，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。电荷量是不能连续变化的.（2）电子和质子带有等量的异种电荷，都等于一个元电荷的电量.电荷及其守恒定律3.比荷：电子的电荷量e与电子质量me之比，叫做电子的比荷，其数值为:e/me＝1.76×1011C/kg本节小结电荷及其守恒定律三种起电方式两种电荷电荷守恒定律元电荷正电荷负电荷摩擦起电感应起电接触起电带电实质电子的转移两种表述方式小球接触后电子的分布情况第2节库仑定律探究影响电荷间相互作用力的因素：实验表明：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小.库仑定律：真空中的两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.对库仑定律的理解※1.点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷.2.公式:F=kQ1Q2/r2，静电力常量k=9.0×109N·m2/Ｃ2(由实验方法测得）3.计算时Q1、Q2只代入绝对值，具体方向根据“同性”相斥，“异性”相吸，进行判断.※4.适用范围:真空中点电荷（空气中也近似适用）5.库仑力的合成与分解遵循“平行四边形定则”思考对于F=kQ1Q2/r2，当r→0时F→∞是否正确？给出解释.万有引力与库仑定律的异同点定律共同点区别影响大小的因素万有引力定律1.都有一个常量2.都与距离的平方成反比与两个物体的质量有关，只有引力m1、m2、r库仑定律与两个点电荷的电量有关，既有引力也有斥力q1、q2、r1.下列关于点电荷的说法中，正确的是()A.体积大的带电体一定不是点电荷B.当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C.点电荷就是体积足够小的电荷D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体2.两个半径为R的带电球所带电量分别为q1和q2,当两球心相距3R时,相互作用的静电力大小为（）A.F=kq1q2/(3R)2B.Fkq1q2/(3R)2C.Fkq1q2/(3R)2D.无法确定3.半径为R的绝缘圆环上均匀地带有电荷量为＋Ｑ的电荷，另一带电荷量为＋q的点电荷放在圆环圆心Ｏ处，由于对称性，点电荷受力为零.现在圆环上截取一小段ＡＢ，ＡＢ＝Ｌ（Ｌ«R）.如图，则此时置于圆心处的点电荷所受的静电力大小为＿＿（已知静电力常量为k）方向为＿＿ＲＢＡＯ同一直线上三个点电荷的平衡系统1.如图：在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为＋9Q和－Q的点电荷，现引入一点电荷C，若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？应放在什么位置？电荷量是多大？＋9Q－QABC规律总结1.三个点电荷的电性关系：同性在两边，异性在中间.2.中间异性电荷的电量“最小”，且点电荷C靠近A和B电量较小的一个.3.简要记忆:同夹异、大夹小、近小而远大.2.如图，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知，q1与q2之间的距离为d1，q2与q3之间的距离为d2，且每个电荷都处于平衡状态.则：1.如果q2为正电荷，则q1为___电荷，q3为___电荷.2.q1、q2、q3三者电荷量大小之比是______d1q1d2q2q3第3节电场强度一、电场及其性质19世纪30年代，法拉第提出：电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其它电荷受到的作用力就是这个电场给予的.静电场：静止电荷产生的电场称为静电场电场的性质：1.对放入其中的电荷有力的作用，“电场具有能量”.2.电场是客观存在的.电荷电场电荷AB电场强度二、电场强度1.源电荷：激发电场的电荷2.试探电荷（检验电荷）：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷.特点：尺寸充分小；带电量足够小，对电场的分布不产生明显的影响.带电性一般取“正”.电场强度3.电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做电场强度.(2)公式：E=F/q，单位：牛/库(N/C)、伏/米(V/m)，且1V/m＝1N/C(3)物理意义：描述“该点”的电场强弱和方向，是描述电场力性质的物理量.(4)电场中某点场强E的大小和方向取决于电场本身，与F和q无关.(5)场强的方向：规定电场中某点场强的方向与电场中该点的正电荷所受电场力的方向相同.Qqr电场强度与电场力的区别与联系物理量电场强度电场力区别物理意义决定因素矢量方向单位联系反应电场本身的力的性质指电荷在电场中所受的力在电场中某一点，E是一个恒量，它决定于电场本身，而与检验电荷无关放在电场中电荷的电量q，以及电场中这一点的电场强度E的大小，即F=qE场强方向与正电荷放在电场里所受电场力的方向相同正电荷受电场力方向与场强方向相同,负电荷则与场强方向相反牛/库、伏/米牛顿F=qE电场强度三、点电荷的电场由图分析得：试探电荷所受的力为：F=kQq/r2由E＝F/q可知：E=kQ/r2，该式为点电荷的场强公式.扩展：均匀带电球体（球壳）在球的外部某点的场强可用此式计算，r为球心到该点的距离.Qqr+-电场强度四、电场强度的叠加如场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.电场强度的叠加遵循“矢量合成法则”平行四边形定则.例:如图,边长为√3的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、＋q、-q，求该三角形中心Ｏ点处的场强大小和方向.ＡＣＢＯ思考题1.对于E=kQ/r2来说，当r→0时E→∞是否正确？给出解释.2.对比场强的两种表达形式：E=kQ/r2与E=F/q有何不同.1.r→0时，场源电荷不能再看做点电荷，公式E=kQ/r2不在适用.2.E=F/q是场强的定义式，适用任何电荷激发的电场；而E=kQ/r2只适用于点电荷激发的电场.1.如图所示,电荷A和电荷B通过电场传递相互作用力。对这个情形，下列说法正确的是（）A.电荷B受电场力的作用，自身也激发电场B.撤去B，电荷A激发的电场就不存在了C.电荷A所处的电场和电荷B所处的电场是是不同的D.电荷A和电荷B都可以激发电场，而且它们还可叠加成一个新的电场E.电荷Ａ和电荷Ｂ在电场中各点都有唯一确定的场强电荷电场电荷AB2.如图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电量为q的小球，小球用绝缘丝线悬挂于O点，小球受水平向右的电场力，偏转θ角而静止。试求小球所在处的电场强度。rθ＋Q－QO3.如图,真空中,带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r,则：(1).两点电荷连线的中点O的场强多大？(2).在两电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O´点的场强如何？4.在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1,一个带负电Q2，且Q1＝2Q2，用E1和E2分别表示两个点电荷产生的场强大小，则在x轴上（）A.E1＝E2的点只有一处，该点合场强为零B.E1＝E2的点共有两处,一处合场强为零,另一处合场强为2E2C.E1＝E2的点共有三处,其中两处合场强为零,另一处合场强为2E2D.E1＝E2的点共有三处,其中一处合场强为零,另两处合场强为2E2电场线概念：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方向。ABCEAEBEC几种常见的电场的电场线分布1.正点电荷+2.负点电荷3.等量同种电荷4.等量异种电荷－1.正点电荷+2.负点电荷－电场线的特点1.电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或是负电