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- 2021-05-14 发布
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第1课
电场力的性质(电场强度E)
一、电荷、电荷守恒定律
1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷[来源:1]
3、起电方式有三种
①摩擦起电,
②接触起电 注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电——切割B,或磁通量发生变化。[来源:Zxxk.Com]
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子
4、电荷守恒定律:
电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的.
二、库仑定律
1. 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)
2. 公式: k=9.0×109N·m2/C2
极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。
3.适用条件:(1)真空中; (2)点电荷.
点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。点电荷很相似于我们力学中的质点.
注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律
②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
计算方法:①带正负计算,为正表示斥力;为负表示引力。
②一般电荷用绝对值计算,方向由电性异、同判断。
三个自由点电荷平衡问题,静电场的典型问题,它们均处于平衡状态时的规律。
① “三点共线,两同夹异,两大夹小”
② 中间电荷靠近另两个中电量较小的。
③ 中间点电荷的平衡求间距,两边之一平衡求中间点电荷的电量,关系式为或
④ q1、q3固定时,q2的平衡位置具有唯一性,且与q2的电量多少,电性正负无关。
三、电场:
1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。
电场:只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具有力和能的特性。力(电场强度);能(磁通量)[来源:学+科+网]
若电荷不动周围的是静电场,若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场,
2、电场的基本性质-------①是对放入其中的电荷有力的作用。②能使放入电场中的导体产生静电感应现象
3、电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。
四、电场强度(E)——描述电场力特性的物理量。(矢量)
1.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱
2.求E的规律及方法(有如下5种):
①E= (定义 普遍适用)单位是:N/C或V/m; “描述自身的物理量”统统不能说××正此,××反比(下同)
② (导出式,真空中的点电荷,其中Q是产生该电场的电荷)
③ (导出式,仅适用于匀强电场,其中d是沿电场线方向上的距离)[来源:1ZXXK]
④ 电场的矢量叠加:当存在几个场源时,某处的合场强=各个场源单独存在时在此处产生场强的矢量和
⑤ 利用对称性求解。
3.方向:①与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反;
②电场线的切线方向是该点场强的方向;
③场强的方向与该处等势面的方向垂直.平行板电容器边缘除外。
4.在电场中某一点确定了,则该点场强的大小与方向就是一个定值,与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,
该处的场强大小方向仍不变。检验电荷q充当“测量工具”的作用.
某点的E取决于电场本身,(即场源及这点的位置,)与q检的正负,电何量q检和受到的电场力F无关.
这一点很相似于重力场中的重力加速度,点定则重力加速度定.与放入该处物体的质量无关,即使不放入物体,该处的重力加速度仍为一个定值.
5、电场强度是矢量,电场强度的合成按照矢量的合成法则.(平行四边形法则和三角形法则)
6、电场强度和电场力是两个概念,电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关,而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关,
五、电场线:
定义:在电场中为了形象的描绘电场而人为想象出或假想的曲线[描述E的强弱(疏密)和方向]。电场线实际上并不存.
但E又是客观存在的,电场线是人为引入的研究工具。电场线是人为引进的,实际上是不存在的;
法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场或磁场。
① 切线方向表示该点场强的方向,也是正电荷的受力方向.
② 静电场电场线有始有终:始于“+”,终止于“-”或无穷远,
从正电荷出发到负电荷终止,或从正电荷出发到无穷远处终止,或者从无穷远处出发到负电荷终止.
③ 疏密表示该处电场的强弱,也表示该处场强的大小.越密,则E越强
④ 匀强电场的电场线平行且等间距直线表示.(平行板电容器间的电场,边缘除外)
⑤ 没有画出电场线的地方不一定没有电场.
⑥ 沿着电场线方向,电势越来越低.但E不一定减小;沿E方向电势降低最快的方向。
⑦ 电场线⊥等势面.电场线由高等势面批向低等势面.
⑧ 静电场的电场线不相交,不终断,不成闭合曲线。但变化的电场的电场线是闭合的。
⑨ 电场线不是电荷运动的轨迹.也不能确定电荷的速度方向。
除非三个条件同时满足:①电场线为直线,②v0=0或v0方向与E方向平行。③仅受电场力作用。
六、熟记几种典型电场的电场线特点:(重点)
①孤立点电荷周围的电场;②等量异种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点);③等量同种点电荷的电场(连线和中垂线上的电场特点);④匀强电场;⑤点电荷与带电平板;⑥具有某种对称性的电场;⑦均匀辐射状的电场⑧周期性变化的电场。
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