静电场
一、静电现象与产生
1.静电产生
（1）使物体带电的三种方式微观解释
①摩擦起电：通过两种不同的物体相互摩擦是物体带电得失电子
②接触带电：通过与带电导体接触时物体带电方式电荷转移
③感应起电：通过静电感应使物体带电的方式电荷间相互作用
（2）带电体的电性
①丝绸摩擦过的玻璃棒带正电
②毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
（3）三种起电方式比较
2.电荷守恒定律
①内容：电荷既不能创造也不能消失，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，在转移过程中电荷总量保持不变。
②理解：
a.电荷守恒定律是自然界最基本的定律之一
b.两物体之间或物体各部分之间转移的是电子
c.起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程，电荷发生转移或分离后由于剩余的正负电荷的代数和不为零，从而对外显电性，那种电荷量多，显哪种电性
d.电荷中和，实质是等量的正电荷和负电荷代数和为零从而不显电性，而不是电荷消失
3.几个小球电量分配问题
①两个完全相同的带电金属球接触后再分开，电荷量Q A’’=Q B ’=
2Q
Q B
A
，代入电荷量数值时将电性符号一起带入进行代数运算
②三个完全相同的带电金属球接触后在分开，先用公式计算两个，结果再和第三个小球用公式计算
二、静电力、库仑定律
1.静电力与点电荷模型
（1）静电力：静止的带电体之间的相互作用
（2）点电荷：把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷 ①理解
a.点电荷是物理模型，只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型，类比质点
b.把带电体看成点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身大小大得多；
c.点电荷只具有相对意义，一个物体能否看成是点电荷要看其具体问题，不能凭带电体自身的大小和形状
2.库仑定律
（1）内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 的乘积成正比，跟他们的距离r 的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。 （2）表达式：F=22
1r
q q k
（3）使用条件①真空中②点电荷
（4）解释：K 为静电力常量 k=9.0×109N·m 2/C 2 由于只计算静电力大小所以q 取正值 方向根据同性相吸异性相斥的原理判断
（5）静电力的叠加原理：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷受到的库仑力的大小，都等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷作用力的矢量和
例如：下面有三个完全相同的金属球ABC ，A 球带+q 的电量，B 球带-q 的电量，C 球带+q 的电量，如图所示分布在一个等边三角形的三个顶点上，求C 求受到的静电力
F1为AC 之间的静电力，F2为BC
原理，金属球C 受到的力就是F1和F2形得到C 受到的合力F
（6）几个带电小球求静电力的问题
根据静电力叠加原理进行计算，如上例题所示，具体步骤为： ①确定研究对象②受力分析③分别列受到的静电力公式④矢量和相加
（7）三个点电荷相互作用下平衡时的规律：“三点共线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大”满足
322131q q q q q q +=
3.静电力与万有引力的比较
B
三、电场及其描述 1.电场
（1）电场：电荷周围存在场，电荷的相互作用不可能超越距离，是通过场传递的，这种场称为电场，电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式。
（2）电场力：电场对处于其中的电荷有力的作用，这种力成为电场力，静电力属于电场力
2.电场强度
（1）试探电荷：电场最明显的特征就是对处在其中的电荷有力的作用，检验电场是否存在和强弱分布的电荷称为试探电荷
（2）定义：把放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值用电场强度E 来表示 （3）定义式：q
F E =
（4）单位：在国际单位中为牛/库，符号：N/C,该单位是由力的单位和电荷量的单位共同决定的
（5）大小：电场强度的大小不是由力和电荷量决定的，是由场源电荷的电荷量和距离决定的，与试探电荷电性和电量没有关系
（6）矢量性：电场强度是矢量，电场中某点电荷的电场强度的方向跟正电荷在该点受到的电场力方向相同 （7）物理意义：从力的角度描述电场的性质，反映了电场的强弱
3.点电荷的电场和匀强电场
（1）点电荷的电场：点电荷产生的电场的电场强度表达式为：2
r Q
k E =，Q 为点电荷的电荷量，也就是产生电场的电荷的电荷量，同时也可以说是场源电荷的电荷量
（2）匀强电场：物理学上把大小和方向都处处相同的电场叫做匀强电场，电场强度大小处处相等，方向相同 4.电场线
（1）电场线：在电场中画一些曲线，曲线上任意一点的电场强度方向就是该点的切线方向，这样的曲线叫电场线，用电场线的疏密来大致表示电场强度的大小
（2）电场线模型：电场线是为了形象的描述电场而假想的线，电场中实际并不存在这些线 （3）典型电场的电场线分布
点电荷
等量异种
等量同种电荷匀强电场
①点电荷：
a.电场线为直线，正点电荷电场线从正点电荷出发延伸到无穷远处，负点电荷电场线从无穷远处出发延伸到负点电荷
b.点电荷的电场中没有电场强度相等的点，越靠近点电荷电场强度越大
②等量异种电荷：等量异种电荷的电场线是由两个等电荷量的带不同电性的点电荷的电场合成的所以电场线为曲线
a.两点电荷的电场强度方向由正电荷指向负电荷，沿电场线放箱先变大后变小，中点处的电场强度最小
b.两点电荷连线的中垂面上，电场强度的方向相同，且总与中垂面垂直指向负电荷，从中点处到无穷远处电场强度不断减小，在这条连线上中点处电场强度最大
③等量同种电荷（正）：等量异种电荷的电场线是由两个等电荷量的带相同电性的点电荷的电场合成的所以电场线为曲线
a.两点电荷连线中点处的电场强度为零，向两侧逐渐增大，方向指向终点
b.两点电荷中点处中垂面，从中点到无限远处电场线先变密后变疏，即电场强度先变大后变小
④均强电场：有两个平行金属板组成，一个极板带正电，一个极板带负电组成的电场强度方向大小相同的电场
a.电场中各点的电场强度大小方向都相同，其电场线是间隔相等的平行线
（4）电场线总是起自正电荷（或无穷远处），止于负电荷（或无穷远处），不会在没有电荷的地方起始或终止。（5）电场线特点：
①电场线是不存在的，一种理想化的物理模型
②电场线能描述电场的强弱和方向，疏密可以大致描述电场强度的大小，电场线上某点的切线方向表示这一点的电场强度的方向。
③电场线不相交，不相切，若相交就会出现两个切线，失去了电场强度的唯一性；若相切，表示电场强度无限大，而无限大强度的电厂是不存在的。
（6）电场线与带电粒子的运动轨迹重合的条件
①电场线是直线
②带电粒子只受电场力的作用，或受其他力，但其他力的各方向沿电场线所在直线或其他方向上合力为零。
③带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在的方向
以上三个条件必须同时满足时，带电粒子的运动轨迹才会与电场线重合
四、电场中导体
1.电场强度的叠加原理：如果有几个点电荷同时存在，电场中的某一点的电场强度等于这几个点电荷在该点产生的电场强度的矢量和。可以类比静电力的叠加原理
2.静电平衡
（1）定义：物理学中将导体中没有电荷移动的状态称为静电平衡
（2）特点：发生静电感应后的导体，两端面出现等量感应电荷，在导体内部，感应电荷产生一个电场，这个电场与原电场方向相反，当导体内电场增大到与原电场等大时，导体内合场强为零，自由电子定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。
（3）电荷分布特点：
①电荷只分布在导体的外表面上
②受导体形状影响，电荷分布不均匀，越尖锐的地方，电荷分布密度越大，外部附近的电场强度也越强
③处于静电平衡的导体，离场源电荷较近的一段感应出与场源电荷电性相反的电荷，较远一端感应出与较近端等量的与场源电荷电性相同的电荷
④当两个彼此绝缘的导体用导线接触或者连接时，就可以把这两个导体看作是一个大导体，如果有的题中说用手触摸某导体，其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体
⑤由于导体在静电平衡时产生的内部电续强度是由于外部电场吸引或者排斥而产生的，所以在判断导体内场强大小的时候一定要注意方向与外场强相等，而大小与外场强相等
⑥再均匀带电的金属细杆中，某点P的电场强度是由关于P对称的两端之外的部分提供的
如图，P点的电场强度由右侧l/2部分的电场提供。
3.静电屏蔽
①定义：中空导体达到静电平衡时，内部电场强度为零，使得内部空间不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽，接地的中空导体也可以将导体内部产生的电场屏蔽住，使其对外部不产生影响。
②静电屏蔽的两种情况
a.金属壳内部空间不受外部电场的影响
b.接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响
电势能与电势差
一、电场力做功与电势能
1.电场力做功
（1）匀强电场电场力做功：在匀强电场中任意两点间移动电荷时，电场力做的功为：W=qEd，d为两点延电场方向的距离，在匀强电场中F=qE，
（2）特点：
①电场力做功与路径无关，只与初末位置有关 ②公式W=qEd 中d 是电荷沿电场线方向上的位移
③与重力做功相似，只要初末位置确定了，移动电荷q 做的功就是确定值 （3）方向：
①根据电场力和位移夹角判断，常用于匀强电场中，夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力作负功。 ②根据电场力和瞬时速度夹角判断，常用于曲线运动中变化电场力，夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力作负功，瞬时速度方向和电场力方向垂直时，电场力不做功 2.电势能
（1）概念：类比重力势能，电荷在电场中某点的电势能等于把该电荷从零势能面移动到该点克服电场力所做的功 （2）电势能的相对性：由于电荷在电场中所受的电视能与零势能面的选取有关，所以规定了零势能面，电势能才有确定的值，零势能面常选地面或者无穷远处 （3）功能关系（类比重力做功和重力势能变化）
①电场力做功一定伴随着电势能的变化，与其它力做功没有关系
②电场力做正功，电势能一定减小；电场力作负功，电势能一定增加。电场力做功等于电势能的变化量即 W AB =E PA —E PB =—ΔE P （4）电势能大小判断
①场源电荷：离正的场源电荷近，正电荷的电势能越大，负电荷的电势能越小；离负的场源电荷近，正电荷电势能越小，负电荷电势能越大；
②电场线法：正电荷顺着电场线方向移动时电势能减小；负电荷顺着电场线移动时，电势能增大； ③电场力做功（常用）：电场力做正功，电势能增大，电场力作负功，电势能减小；
二、电势与等势面 1.电势
（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能E P 与其电荷量q 的比值 （2）公式：q
E p =
?
（3）单位：在国际单位制中，电视的单位是伏特，符号是V ，1V=1J/C （4）标量：电势是标量，正负代表大小不代表方向
（5）相对性：电场中各点电势的高低与其所选的零势能面有关，一般选大地或者无穷远处作为零势能面 （6）电势高低判断
①电场线法（常用）：沿着电场线方向，电势越来越低
②电势能法：对于正电荷，电势能越大，电势越高；对于负电荷，电势能越小，电势越高 ③场源电荷：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低 ④电场力做功（常用）：
a.在电场中两点间移动正电荷，电场力做正功，电势能减小，电势降低
b.在电场中两点间移动负电荷，电场力做正功，电势能减小，电势升高 2.等势面
（1）定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面，点电荷周围的静电场的等势面组成同心球 （2）特点：
①在等势面上移动电荷，电场力不做功，由公式q
E p =?可知，在同一等势面上，电势相等，电荷量不变，电势能
也不变，电场力不做功 ②在空间中，两等势面不相交 ③等势面的选取与零势能面没有关系 ④与电场线的比较
（3）几种典型电场的等势面
点电荷
等量异种电荷
等量同种电荷
匀强电场
3.尖端放电
（1）定义：带电较多的导体，在尖端部位，电场强度可以大到使周围空气发生电离而引起放电的程度，此事发生的放电现象就是尖端放电现象
（2）应用：避雷针就是应用尖端放电的原理来防止雷击造成危害的
三、电势差
1.电势差与电场力做功
（1）电势差定义：电场中两点间电视的差值叫做电势差，在电路中也叫电压，用字母U 表示，它与零势能面的选取没有关系
（2）电势差表示：电场中A 点的电势记做?A ，B 点电势记做?B ，则AB 间电势差为U AB =?A —?B
（3）电势差与场力做功：电荷q 在电场中从A 移动到B ，A 、B 两点间的电势差为U AB ，静电力做功W=Uq ，由W AB =E PA —E PB ，q
E p =
?，U AB =?A —?B ，得到W=Uq ；不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。
（4）电场力做功与电势差的正负关系：W=Uq 中W 的正负取决于q 的正负，q 为负时，U 为负值，W 为负值；q 为正时，U 为正值，W 为正值，表示大小，不代表方向。通过U 的正负恰好能得出两点的电势高低
2.匀强电场中电势差与电场强度的关系
（1）在匀强电场中，电场强度等于沿电场线方向单位距离上的电势差 （2）公式：d
U E AB
=
，由F=qE 和W=qU 推出，UAB 表示A 、B 两点间的电势差，d 表示眼电场强度方向上的距离 虽然这个公式适用于匀强电场，但在非匀强电场中可以用来解释等差等势面的疏密和电场强度的关系，档U 一定时，E 越大，则d 就越小，即电场强度越大，等差等势面越密 （3）电场强度三个公式的比较
注意：①在匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点电势差相等
②沿电场强度方向是电势降低最快的方向，且电场强度越大电势降低越快
3.示波管与带电粒子加速偏转问题 （1）示波管
①定义：示波器是一种常用的观测点信号波形的仪器，它还可以用来测量点信号的周期、频率、电压等参数，示波器的主要部件就是示波管
②组成：示波管阴极射线管示波器主要由电子枪，偏转电场和荧光屏组成，示波管抽成真空
（2）带电粒子加速和偏转问题 1．带电粒子的加速
（1）由牛顿运动定律： ①
由运动学知识：v 2－v 02=2ad ②
联立①②解得：
（2）由动能定理可知：
qU mv =221
（初速度为零）求出：m
qU v 2= 2022
121mv mv qU -=
（初速度不为零时） 说明：适用于任何电场 2．带电粒子的偏转
（1）运动状态分析：带电粒子以速度V 0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中时，若只受电场力作用，则做加速度为md
qU
a =
的类平抛运动。
（2）基本公式：
① 加速度：md
qU m qE m F a === （板间距离为d ，电压为U ）
② 运动时间：0v l t = （射出电场，板长为l ）
③ 粒子离开电场时的速率V ：
粒子沿电场力方向做匀加速直线运动，加速度为md
qU
a =
，粒子离开电场时平行电场方向的分速度0
m d v q U l at v y =
=，而0v v x = 所以202
022)(mdv qUl v v v v y x +=+= ④ 粒子离开电场时的偏转距离y
2
2
2221mdv qUl at y == ⑤ 粒子离开电场时的速度偏角 ∵2
tan mdv qUl
v v x
y =
=
? ∴20arctan mdv qUl =? ⑥ 带电粒子在电场中偏转的轨迹方程
由t v x 0=和2
2
2221mdv qUl at y ==，可得2202x mdv qU y =，其轨迹为抛物线。 ⑦ 粒子离开偏转电场时的速度方向的延长线必过偏转电场的中点
由20tan mdv qUl =? 和2
2
2mdv qUl y = 可推得?tan 2l y = ，所以粒子可看作是从两板间的中点沿直线射出的。
四、电容器与电容 1.电容器
（1）组成：两个彼此绝缘相距很近的导体，组成一个电容器 （2）充放电过程
2.电容
（1）定义：电容器所带的电荷量Q 与两极板间电势差U 的比值 （2）公式：U Q C =
，又可表示为：U
Q
C ??= （3）物理意义：反映电容器容纳电荷的能力
（4）单位：法拉（F ）微法（μF）皮法（pF ） 1F=106μF=1012
pF （5）标量：只有大小没有方向 （6）理解：对于公式U
Q
C =
，并不能决定电容大小，只是比值定义电容这个物理量而已，电容容纳电荷的多少有电容器本身决定，即使电容器不带电，电容也是一个确定的值。
3.平行板电容器的电容
（1）组成：两个彼此绝缘相距很近的的平行金属板组成一个平行板电容器 （2）公式：kd
4S
C πε=，此为电容的决定式，k 是静电力常量，ε是一个常数，与介质性质有关，称为介质的相对介电常数；
（3）意义：平行板电容器的电容跟两极板间的正对面积S 成正比，与两极板间的距离成反比; （4）平行板电容器板间电场强度的两个公式：
①板间电压与电场强度的关系式：d U E = ②板间电场强度的决定公式：S kQ 4E επ=，（或E S
Q
∝）即板间电场强度正比于电荷的面密度，公式由：
S kQ 4Cd Q d U E επ===，所以E S
Q ∝
（5）平行板电容器的两类典型问题
一、课内摘要 （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：一个元电荷的电量为1.6×10-19C ，是一个电子所带的电量。 说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 3、起电：使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种 ①摩擦起电，摩擦的两个物体带上等量异种电荷 ②接触起电，电荷重新分配，与带电体表面形状有关，尖细部位电荷集中，平缓部位电荷稀疏。 ③感应起电，不带电的物体靠近（不接触）带电的物体，不带电的物体上出现电荷移动，遵守电荷守恒定律 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． 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。 （二）库仑定律 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。 公式： 22 1r q q k F k ＝9．0×109N·m2／C2 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．点电荷很相似于我们力学中的质点． 综合练习1.1 1、如图1.1，A ，B 为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片 ，C 是带正电的小球，下列说法正确的是（ ） A 、把C 移近导体A 时，A,B 上的金属箔片都张开 B 、把 C 移近导体A ，先把A,B 分开，然后移去C ，A 、B 上的金属箔片仍张开 C 、先把C 移走，再把A,B 分开，A,B 上的金属箔片仍张开 D 、先把A,B 分开，再把C 移去，然后重新让A,B 接触，A 上的金属箔片张开，而B 上的金属箔片闭合 2、有一带正电的验电器，当一金属球A 靠近验电器的小球时，验电器的金箔张角减小，则（ ） A 、金属球可能不带电 B 、金属球可能带负电 C 、金属球可能带正电 D 、金属球一定带负电 图1.1
静电场的能量 一、电容器的静电能 研究电容器的充电过程。 一开始电容器的电势差很小，搬运电荷需要做的功也很小，充电后两 板间电势差增加，搬运电荷越来越困难，需要做的功变多。可以看成 是一个变力（变电势差）做功问题。 图像法用面积表示做功。 画Q -U 图像还是U -Q 图像 2 2111222Q E QU CU C === 电容器充电过程中，电荷和能量均由电源提供。 在电源内部，可以看成是正电荷从负极移动到正极。由于电源电动势（即电压）不变，克服电场力做功为： W QU = 在电容器充电过程中电源消耗的能量和电容器增加的静电能不相等！ 思考：两者是否一定是两倍的关系 多余的电能消耗在电路中（定性解释） 例1、极板相同的两个平行板电容器充以相同的电量，第一个电容器两极板间的距离是第二个电容器的两倍。如果将第二个电容器插在第一个电容器的两极板间，并使所有极板都相互平行，问系统的静电能如何改变。 例2、平行板电容器C 接在如图所示电路中，接通电源充电，当电压达到稳定值U 0时，就下列两种情况回答，将电容C 的两极板的距离从d 拉到2d ，电容器的能量变化为多少外力做功各是多少并说明做功的正负 (1)断开电源开关． (2)闭合电源开关．
例3、图中所示ad为一平行板电容器的两个极板，bc是一块长宽都与a板相同的厚导体板，平行地插在a、d之间，导体板的厚度bc=ab=cd.极板a、d与内阻可忽略电动势为E的蓄电池以及电阻R相连如图．已知在没有导体板bc 时电容器a、d的电容为C0 ,现将导体板bc抽走，设已知抽走导体板bc的过程中所做的功为A，求该过程中电阻R上消耗的电能． 例4、如图所示，电容器C可用两种不同的方法使其充电到电 压U=NE。（1）开关倒向B位置，依次由1至2至3??????至N。 （2）开关倒向A位置一次充电使电容C的电压达到NE。试求 两种方式充电的电容器最后储能和电路上损失的总能量。（电 源内阻不计）
第三节电场强度 教学目的： 1、知道电荷相互作用是通过电场发生的； 2、理解电场强度和电场线的概念。 3、用电场强度概念求点电荷产生电场的电场强度； 4、知道几种典型电场的电场线分布。 5、以电场线描述电场为例，渗透用场线描述矢量场的方法。 过程与方法： 通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 情感态度与价值观： 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 重点：电场强度的概念及其定义式 难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 能力目标： 1、能运用已学过的知识来帮助理解，理解电荷作用靠电场传递。 2、通过实验及对实验结果的观察、分析，得出对有关现象的本质认识 教学方法： 1、复习导入新课，提出新课题； 2、设问激疑，通过引导，充分调动学生积极思考，体现学生主体地位； 3、类比释疑，由已知的相类似知识，通过类比、分析，使得抽象概念能够较顺利地建立； 4、实验分析，定性与定量相互结合，使具体现象直观表达抽象概念，并充分运用多媒体辅助，动画模拟扩大实验成效。 教具： 幻灯片，计算机，铜丝，塑料笔。 【教学过程】 一、复习提问：
师：上一节，我们认识了电现象中的电荷，包括点电荷，元电荷及电荷之间存在的相互作用。什么是点电荷？电荷相互作用有什么规律？哪位同学来帮我们回顾一下？ 电荷之间有相互作用，我们把这个作用的电力叫库仑力或静电力。电荷之间的作用力是怎样发生的呢？今天我们就来研究这个问题。 二、新课学习： 踢足球时，脚要直接接触球（看图片）， 实验演示：两个带电小球靠近，生答：带电小球受到原电荷的作用力。 电荷间的作用没有“接触”，难道电荷作用是“超距作用”？ 生答：不接触 类比重力的产生，可总结出是场的作用，叫做电场。 1、电场：. (1)任何带电体周围产生的一种特殊物质。电场看不见，又摸不着，怎样去认识它、研究它？ 动手实验：利用手中的塑料笔使其摩擦带电，并让其靠近悬挂的铜丝。 现象：塑料笔吸引铜丝，铜丝偏角可达到60度。 （2）基本性质：电场能对处在其中的电荷有力的作用， 提示学生：电场分布强弱不同。进一步研究电场分布。 引入形成电场的场源电荷Q，又引入一个试探电荷q，q必须很小，可看成点电荷。而且q电量也少，不影响源电荷Q的电场。 大家观看演示，同一电荷q在源电荷Q附近，不同位置处，静止时受力有何特点？受力大小不等，那说明了什么？ 电场不同位置，会有强弱不同。这使我们想到，如何表示一个电场不同位置的强弱呢？用什么表达更确切？刚才，试探电荷q在不同位置受力不同，那么是否电场力就可用来表示电场的强弱呢？为什么不能用电场力表示电场强弱？演示电场中同一点，放不同的试探电荷， 结果：同一位置不同电荷受力却不等。显然不能用试探电荷受的力的大小表示电场。是什么使其受力不等呢？显然，不是电场本身变化了，而是不影响电
人教板—新课标物理选修3—1教案-----第一章、静电场 第一节、电荷及其守恒定律（1课时） 教学目标 （一）知识与技能 1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念． 2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开． 3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开． 4．知道电荷守恒定律． 5．知道什么是元电荷． （二）过程与方法 1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷 2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷， 而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。 （三）情感态度与价值观 通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律 难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。 教具：丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球。 教学过程： （一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。 【板书】第一章静电场 复习初中知识： 【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电． 【演示】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． 【板书】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． 电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律 【板书】 1、电荷 （1）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。 原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。 （2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同． 实质：电子的转移．
第一章静电场 全章概述 本章主要研究静电场的基本性质及带电粒子在静电场中的运动问题。场强和电势是分别描述电场的力的性质和能的性质的两个物理量。正确理解场强和电势的物理意义，是掌握好本章知识的关键。本章的其他内容，如导体在电场中的静电感应现象和静电平衡问题，实质上是电场中力的性质研究的继续；电势差、电场力的功、电势能的变化等是电场的能的性质讨论的延伸；带电粒子在电场中的运动问题则是电场中上述两性质的综合运用。本章的内容是电学的基础知识，也是学习以后各章的准备知识。 新课标要求 1．掌握库仑定律和电荷守恒定律。 2．了解电场、电场强度及电场线，能进行电场强度的计算，特别是在匀强电场中的计算。 3．掌握电场力做功与电势能的关系，理解电势，能画出等势面。 4．根据做功原理，能够计算两点间的电势差。 5．理解电势差与电场强度的关系，能进行简单计算。 6，了解电容器的构成及常用的电容器，掌握平行板电容器的性质。 7．掌握带电粒子在电场中的加速及偏转，并会对其进行计算。 1.1 电荷及其守恒定律 教学目标： （一）知识与技能
知道各种起电方法及实质，认识元电荷，掌握电荷守恒定律的内容。 （二）过程与方法 结合具体事实理解概念及定律，化抽象为具体。 （三）情感、态度与价值观 体会生活中的静电现象，提高抽象思维水平。培养学生对实验的观察和分析的能力。 教学重点：掌握电荷的基本性质与电荷守恒定律。 教学难点：电荷基本性质与电荷守恒定律的理解及应用。 教学方法：实验归纳法、讲授法 教学用具：静电感应演示器、玻璃棒、丝绸，多媒体辅助教学设备 教学过程 （一）引入新课 教师：初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？ 学生：自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引。电荷的多少是用电荷量来表示。 教师：一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？ 学生：不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。 教师：摩擦起电的实质是什么？
第七章静电场【知识建构】 电场库仑定律 2 2 1 F r q q k = 适用于真空在的点电荷 电荷、电荷守恒定律，元电荷e=1.60×10-19C 力的性质 电场强度 定义 定义式 单位 物理意义 矢量性 电场叠加原理 电场线 意义 电场线的疏密来表示电场强度的大小 电容器 定义 工作基础：①充电②放电 电容 定义 定义式 物理意义 单位 平行板电容器；kd C π ε 4 S = 电容器种类：①固定电容器；②可变电容器 电容器 电场强度与电势差的关系 大小关系 方向关系 电场力做功与电势能的关系：W AB＝Ep A－Ep B 能的性质 电场力做功的特点 电势能 定义式 定义 电势 物理意义 电势差 标量，有正负 q W U U AB AB B A AB = - =, ? ? 等势面 定义 特点 电场强度与电势差的关系 沿场强的方向电势降落的最快 在匀强电场中： q U E= 带电粒子的加速：2 2 1 mv qU= 带电粒子在电场中的运动 带电粒子的偏转： 2 2 2 tan , 2dmv qUL mdv qUL y= =? 电场力： d qU qE= = F
第一节电荷电场力的性质 【考点知识梳理】 一、电荷及电荷守恒定律 1．物体带电方式：、、 . 2. 叫静电感应现象. 3.电荷 （1）用______摩擦过的______上带的电荷叫负电荷，用_______摩擦过的______上带的电荷叫正电荷； （2）电荷间的相互作用规律：同种电荷互相_________，异种电荷互相__________. （3）电荷量单位是________,简称______，单位符号是______. （4）元电荷：电子或质子所带电荷量e=1.60×10－19C，实验表明：所有带电体的电荷量是e的______，因此_________称为元电荷. （5）点电荷： .点电荷是在研究电荷之间相互作用时抽象出来的理想化的物理模型.是否为点电荷的判断依据： . 4．电荷守恒定律 （1）定律内容： . （2）电荷重新分配规律：两个带有异种电荷的导体，接触后先发生正负电荷的________，然后再进行电荷的_______.若不受外界影响，两个外形完全相同的带电金属球体接触，同
静电场 【考点透视】 一、库伦定律与电荷守恒定律 1. 库仑定律 （1）真空中的两个静止的点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在他们的连线上。 （2）电荷之间的相互作用力称之为静电力或库伦力。 （3）当带电体的距离比他们的自身大小大得多以至于带电体的形状、大小、电荷的分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。类似于力学中的质点，也时一种理想化的模型。 2. 电荷守恒定律 电荷既不能创生，也不能消失，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物体的另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫电荷守恒定律。 电荷守恒定律也常常表述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的。 二、电场的力的性质 1. 电场强度 （1）定义：放入电场中的某一点的检验电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值，叫该点的电场强度。 该电场强度是由场源电荷产生的。 （2）公式： E F q （3）方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。负电荷在电场中受的静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反。 2. 点电荷的电场 （1）公式：E Q K r 2 （2）以点电荷为中心，r 为半径做一球面，则球面上的个点的电场强度大小相等， E 的方向沿着半径向里（负电荷）或向外（正电荷） 3. 电场强度的叠加 如果场源电荷不只是一个点电荷，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。 4. 电场线 （1）电场线是画在电场中的一条条的由方向的曲线，曲线上每点的切线方向，表示该点的电场强度 的方向，电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线。 （2）电场线的特点 电场线从正电荷或从无限远处出发终止于无穷远或负电荷；电场线在电场中不相交；在同一电场里， 电场线越密的地方场强越大；匀强电场的电场线是均匀的平行且等距离的线。 三、电场的能的性质 1. 电势能 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势能，这种势能叫做电 势能。 2. 电势 （1）电势是表征电场性质的重要物理量，通过研究电荷在电场中的电势能与它的电荷量的比值得出。 （2）公式：E P （与试探电荷无关）q
《电场电场强度》 教学目标： （一）知识与技能 1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态． 2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的．3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算． 4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算． （二）过程与方法 通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。 教学重点：电场强度的概念及其定义式 教学难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算 教学方法：对比法、讲授法、启发式 教学过程： （一）引入新课 问题引入：电荷间的相互作用力是怎样产生的？ （二）新课教学-----第3节电场电场强度 1、电场： 启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，不以人的意识为转移，但能为人的意识所认识的物质属性．利用课本图1.3－1说明：电荷A和B 是怎样通过电场与其他电荷发生作用．电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A 的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用． （1）电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围
都存在电场. 特殊性：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. 物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量. （2）基本性质：主要表现在以下几方面 ①放入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样. ②电场能使放入其中的导体产生静电感应现象. 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 提出问题：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，这是什么因素造成的？引出电场强度的概念：因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向． 2、电场强度(E)： 由图1.2-1可知带电金属球周围存在电场。且从小球受力情况可知，电场的强弱与小球带电和位置有关。引出试探电荷和场源电荷 （1）关于试探电荷和场源电荷（详见P ） 12 注意：检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响 指出：虽然可用同一电荷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示电场的强弱．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． （2）电场强度 ①定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．用E表示。 公式（大小）：E=F/q （适用于所有电场） 单位：N/C 意义P 13
静电场 一、基础知识 1.电场力的性质 （1）元电荷e=1.6×10-19C。 （2）静电现象：电荷在物体之间或内部的转移。 （3）静电平衡：导体中没有电荷定向移动的状态 （4）处于静电平衡的导体：a.内部场强E=0，表面场强方向与该表面垂直；b.表面和内部各点电势相等，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面；c.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面；d.导体外表面越尖锐的位置，电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。 （5）静电屏蔽：由于静电感应，1.导体外表面感应电荷的电场与外点场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零，从而外部电场影响不到导体内部；2.接导体壳内表面感应电荷与壳内电场在导体壳外表面以外空间叠加结果为零，从而使接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响。 （6）库伦定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间距 离的二次方成反比，作用力的方向在两点电荷的连线上。F=k Q1Q2 r2 ,k=9×109Nm2/C2。条件：点电荷、真 空。 （7）电场：电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中的电荷有力的作用。静止电荷产生的电场称为静电场。 （8）电场强度：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的电荷量q的比值。E=F q ，单位N/C或 V/m。这是电场强度的定义式，而非决定式，场强大小决定于电场本身，与F、q无关。方向为正电荷在电场中所受的电场力的方向。 （9）点电荷场强计算式：E=k Q r2 （10）电场线：画在电场中的有方向曲线，曲线上每点的切线方向就是该点的场强方向，电场线是假想的线。电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远。电场线在电场中不相交不相切。同一电场中，电场线越密集的地方场强越大。
第七章 静电场 问题 7-1 设电荷均匀分布在一空心均匀带电的球面上，若把另一点电荷放在球心上，这个电荷能处于平衡状态吗？如果把它放在偏离球心的位置上，又将如何呢？ 解 我们先考虑电荷均匀分布的带电球面在球内的电场强度E 的分布情况，由 0q =E F 来判断某处点电荷是否能处于平衡状态。 对于球心O 处，由于球面电荷分布均匀，球面上各点的电荷在球心处的电场强度在各个方向上都是均衡的，又由于电场强度为矢量，所以其合矢量为零， 偏离球心的任一点P 处的电场强度可以由高斯定律求得，根据球面电荷分布的对称性，我们选取过点P 、与带电球同心的球面为高斯面。利用高斯定理有 0S d ?=? E S ，所以在点P 处的电场强度也为零。 由上分析可知，在均匀带电的球面内任一点（球心或者偏离球心）处放一点电荷，此电荷受到的合力都为零，都能处于平衡状态。 7-2 在电场中某一点的电场强度定义为0 q = F E ，若该点没有试验电荷，那么该点的电场强度又如何？为什么？ 解 该点电场强度不会改变。因为电场强度反映的是电场本身的性质，它是电场本身的属性，与试验电荷的存在与否无关。 7-3 我们分别介绍了静电场的库仑力的叠加原理和电场强度的叠加原理。这两个叠加原理是彼此独立没有联系的吗？ 解 这两个叠加原理并非彼此独立，而是相互联系的。这两个叠加原理都是矢量叠加原理，电场强度的叠加原理是由库仑力的叠加原理推导而来的。 7-4 电场线能相交吗？为什么？ 解 不能相交。由电场线性质可知，电场中任一点的电场强度的方向与此处电场线切线方向。若两条电场线相交，则相对于不同的电场线，相交处的电场强度有不同的方向，而电场中一点的电场强度只能有一个确定的方向，所以电场线不能相交。 7-5 如果穿过曲面的电场强度通量e 0Φ=，那么，能否说此曲面上每一点的电场强度E 也必为零呢？
[高二物理教案13-2] 13.21 电场电场强度 一、教学目标 1．知识目标： （1）通过对电场概念的学习，使学生明确场的特点，描写场的方法，并能在头脑中建立起场的模型和图象。 （2）理解场电荷、检验电荷的概念，理解和掌握电场强度的概念。 （3）掌握点电荷的电场强度公式。 （4）理解和掌握电场的叠加原理，会计算简单的点电荷组产生的电场。 2．能力目标： 用比值定义物理量、类比方法的重要研究方法的介绍，培养学生的科学研究能力。 3．物理方法教育目标： （1）树立“场”在空间上有分布的观念，并培养学生的空间想象力。 （2）通过“检验电荷”的概念，使学生明确物理测量的有效性的观念。 （3）对点电荷场强公式的分析，使学生明确理想模型建立的条件。 二、教学重点、难点 1．“场”是物理学中的重要概念，“场”的概念比较抽象，在中学物理中，本章又是初次较深入地研究“场”，所以“场”概念的引入，“场”观念的建立，既是本节的重点也是本节的难点。 2．电场强度的概念、场的叠加原理也是本节的重点。 三、教学方法： 计算机辅助教学 四、教具： 计算机、投影仪、大屏幕、自制CAI课件 五、教学过程：
（一）复习提问 两个点电荷电量分别为+4Q、-Q，固定在相距为L的两点，在何处放一个什么样的第三点电荷可使第三点电荷保持静止？ 在两点电连线延长线上，-Q的一侧距-Qx=L处（复习库仑定律）。 与第三个电荷电量无关（为建立场强与检验电荷无关，及由力的合成向场的叠加过渡做铺垫）。 （二）引入新课 两个电荷间存在着相互作用力，上一节我们定量地研究了两个点电荷之间的相互作用力的规律——库仑定律。 提出问题：在力学中，我们所学过的弹力、摩擦力均是接触力，只有相互接触的两个物体之间才有可能产生弹力、摩擦力。两个电荷之间并不接触，它们之间的相互作用力是如何实现的呢？ （三）进行新课 1．在同学回答的基础上总结出：两个电荷之间的相互作用力是通过电场实现的。任何一个电荷在其周围空间产生电场，另一个电荷处在它产生的电场中，另一个电荷受到电场对它的作用力——称为电场力。 （如同学提出重力、引力，顺便提出重力场、引力场的概念，如无人提出暂不引入重力场、引力场。） 电荷在其周围空间产生电场，静止的电荷产生的电场是静电场。电场对处在场中的其他电荷有力的作用。 2．对任何事物的认识和理解，都要从它与其他事物的相互关系（相互作用）入手，从中找出它的基本性质，对电场的认识也应如此。为了认识电场，找到描写电场性质的物理量，我们先引入两个基本概念：场电荷和检验电荷。
电场电场强度教案设计 电场电场强度教案设计 第二节电场电场强度一、教学目标 1. 了解电场的概念 2. 理解电场强度的概念 3. 掌握电场强度的计算方法二、重点、难点分析 1. 重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。2. 电场强度是描述电场性质的物理量之一，这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。三、主要教学过程 1. 复习库仑定律在真空中两点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。2.新课引入任何力的作用都离不开物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上;狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的;地球对地表附近物质的作用力是通过重力场物质;两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。 3.教学过程设计(1)电场 a.电荷周围存在一种特殊物质提问：既然场是物质，为什么我们看不到呢? 答：物质形式实体(由分子组成);看的见，摸的着。场(形式)：看不见，摸不着，不以人的感官意识为转移的客观存在。例如可见光波长由7000 ~4000 ，但还有很多波长的光线我们看不到，但不等于它们不存在。不能以人灯感官为标准判一存在与否。场客观存在的证明是它有力、能的特性。例如重力场对有质量的物体有力的作用，用可对物体做功，说明其能量。电场对放入其的电荷Q也有力的作用，可对Q做功，说明其有能量。b.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。c.静电场：静止电荷的电场。场有能和力的特性，我们先看电场中力的性质，它是本章的重要内容，先以点电荷为例。如图1所示，在+Q电场中A点分别放入电荷q1、q2、q3则它们分别受电场力为：A:F1= F2= ;F3=看看上式，我们可发现场电荷Q对不同的检验电荷q 有不同的电场力，但只要A点位置不变，F与q的比值就不变。若换到B点，则从上面分析看出：Q固定则电场的空间分布固定，对于场中某点固定，值仅与Q、r有关，与检验电荷无关，它反映的是电场的性质，反映的是电场的强弱，称场强。(2)电场强度 a.定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度，简称场强。 b.定义式：E=F 电场力国际单位：牛(N) q 电量国际单位：库(C) E 电场强度国际单位：牛/库(N/C) c.物理意义：电场中某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。 d.电场强度是矢量，规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。电场中同一点，+q、-q受力方向不同，场强只能有一个方向，规定以+q的受力方向为正。例在图2中标出A、B、C、D四点的电场强度的方向。正点电荷电场中某点电场强度方向沿连线背离+Q，负点电荷电场中某点电场强度方向沿连线指向-Q。e.单位：牛/库N/C E= 借助于点电荷场强推出，可适用于任意电场。(3)一个点电荷电场的场强 a. 真空中：E= (与检验电荷q无关，仅与场电荷Q及r有关) b. 方向：正电荷在该点受电场力方向(以后还会遇到各点场强大小，方向均相同的匀强电场) (4)两个点电荷产生的电场的叠加原理如图3所法，在正点电荷Q1与负点电荷Q2产生的电场中有一点A，求A点的电场强度EA，由电场强度定义可知，EA在数值上为+1C点电荷在A点所受的电场力。今在A点放q=1+C，q将同时受到Q1和Q2的作用，每个作用力都能单独用库仑定律求出，就像另一个电荷不存在一样，而q受的合力为各分力的矢量和，又因为q是1C正电荷，所以它受的电场力在数值上等于场强，也就是说A点的合场强为Q1与Q2单独在A眯产生的场强的矢量和，这就是电场强度的叠加原理。用电场强度的叠加原理可以求和任意多个点电荷产生的电场强度，任何一个带电体不管其电荷分布多么复杂，都可以视为由许多点电荷组成，因而可以用场强叠加原理求出它的场强。可以看出，真空中任意多个点电荷产生的电场强度，仅由场是荷、电场中
第八部分静电场 第一讲基本知识介绍 在奥赛考纲中，静电学知识点数目不算多，总数和高考考纲基本相同，但在个别知识点上，奥赛的要求显然更加深化了：如非匀强电场中电势的计算、电容器的连接和静电能计算、电介质的极化等。在处理物理问题的方法上，对无限分割和叠加原理提出了更高的要求。 如果把静电场的问题分为两部分，那就是电场本身的问题、和对场中带电体的研究，高考考纲比较注重第二部分中带电粒子的运动问题，而奥赛考纲更注重第一部分和第二部分中的静态问题。也就是说，奥赛关注的是电场中更本质的内容，关注的是纵向的深化和而非横向的综合。 一、电场强度 1、实验定律 a、库仑定律 内容； 条件：⑴点电荷，⑵真空，⑶点电荷静止或相对静止。事实上，条件⑴和⑵均不能视为对库仑定律的限制，因为叠加原理可以将点电荷之间的静电力应用到一般带电体，非真空介质可以通过介电常数将k进行修正（如果介质分布是均匀和“充分宽广”的，一般认为k′= k /εr）。只有条件⑶，它才是静电学的基本前提和出发点（但这一点又是常常被忽视和被不恰当地“综合应用”的）。 b、电荷守恒定律 c、叠加原理 2、电场强度 a、电场强度的定义 电场的概念；试探电荷（检验电荷）；定义意味着一种适用于任何电场的对电场的检测手段；电场线是抽象而直观地描述电场有效工具（电场线的基本属性）。 b、不同电场中场强的计算 决定电场强弱的因素有两个：场源（带电量和带电体的形状）和空间位置。这可以从不同电场的场强决定式看出—— ⑴点电荷：E = k 结合点电荷的场强和叠加原理，我们可以求出任何电场的场强，如——
⑵均匀带电环，垂直环面轴线上的某点P：E = ，其中r和R的意义见图7-1。 ⑶均匀带电球壳 内部：E内= 0 外部：E外= k，其中r指考察点到球心的距离 如果球壳是有厚度的的（内径R1、外径R2），在壳体中（R1＜r＜R2）： E = ，其中ρ为电荷体密度。这个式子的物理意义可以参照万有引力 定律当中（条件部分）的“剥皮法则”理解〔即为图7-2中虚线以内部分的总电量…〕。 ⑷无限长均匀带电直线（电荷线密度为λ）：E = ⑸无限大均匀带电平面（电荷面密度为σ）：E = 2πkσ 二、电势 1、电势：把一电荷从P点移到参考点P0时电场力所做的功W与该电荷电量q的比值，即 U = 参考点即电势为零的点，通常取无穷远或大地为参考点。 和场强一样，电势是属于场本身的物理量。W则为电荷的电势能。 2、典型电场的电势 a、点电荷 以无穷远为参考点，U = k b、均匀带电球壳 以无穷远为参考点，U外= k，U内= k 3、电势的叠加
静电场 一、静电现象与产生 1.静电产生 （1）使物体带电的三种方式微观解释 ①摩擦起电：通过两种不同的物体相互摩擦是物体带电得失电子 ②接触带电：通过与带电导体接触时物体带电方式电荷转移 ③感应起电：通过静电感应使物体带电的方式电荷间相互作用 （2）带电体的电性 ①丝绸摩擦过的玻璃棒带正电 ②毛皮摩擦过的橡胶棒带负电 （3）三种起电方式比较 2.电荷守恒定律 ①内容：电荷既不能创造也不能消失，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，在转移过程中电荷总量保持不变。 ②理解： a.电荷守恒定律是自然界最基本的定律之一 b.两物体之间或物体各部分之间转移的是电子 c.起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程，电荷发生转移或分离后由于剩余的正负电荷的代数和不为零，从而对外显电性，那种电荷量多，显哪种电性 d.电荷中和，实质是等量的正电荷和负电荷代数和为零从而不显电性，而不是电荷消失 3.几个小球电量分配问题 ①两个完全相同的带电金属球接触后再分开，电荷量Q A’’=Q B ’= 2Q Q B A ，代入电荷量数值时将电性符号一起带入进行代数运算 ②三个完全相同的带电金属球接触后在分开，先用公式计算两个，结果再和第三个小球用公式计算 二、静电力、库仑定律
1.静电力与点电荷模型 （1）静电力：静止的带电体之间的相互作用 （2）点电荷：把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷 ①理解 a.点电荷是物理模型，只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型，类比质点 b.把带电体看成点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身大小大得多； c.点电荷只具有相对意义，一个物体能否看成是点电荷要看其具体问题，不能凭带电体自身的大小和形状 2.库仑定律 （1）内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 的乘积成正比，跟他们的距离r 的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。 （2）表达式：F=22 1r q q k （3）使用条件①真空中②点电荷 （4）解释：K 为静电力常量 k=9.0×109N·m 2/C 2 由于只计算静电力大小所以q 取正值 方向根据同性相吸异性相斥的原理判断 （5）静电力的叠加原理：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷受到的库仑力的大小，都等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷作用力的矢量和 例如：下面有三个完全相同的金属球ABC ，A 球带+q 的电量，B 球带-q 的电量，C 球带+q 的电量，如图所示分布在一个等边三角形的三个顶点上，求C 求受到的静电力 F1为AC 之间的静电力，F2为BC 原理，金属球C 受到的力就是F1和F2形得到C 受到的合力F （6）几个带电小球求静电力的问题 根据静电力叠加原理进行计算，如上例题所示，具体步骤为： ①确定研究对象②受力分析③分别列受到的静电力公式④矢量和相加 （7）三个点电荷相互作用下平衡时的规律：“三点共线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大”满足 322131q q q q q q += 3.静电力与万有引力的比较 B
第一章：静电学基础 1. 1概述： 高科技的发展历程中，电子技术和高分子化学技术是两个重要的方面。 电子产品设计的小型化和高集成化，相应的加工技术日趋微、细、薄，使得对静电危害不可忽视。随着电子技术和产品向国民经济各部门的广泛渗透，静电的影响面越加普遍。 正是由于高分子化学技术的发展，促成了高分子材料在工业、国防和人民生活各个方面的广泛应用。普通高分子材料的特点之一就是它具有很高的电阻率，使其特别易于产生静电。 静电造成的故障与危害，通称静电障害。从传统的观点来看，它是火工、化工、石油、粉碎加工等行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一，也是亚麻、化纤等纺织行业加工过程中的质量及安全事故隐患之一，还是造成人体电击危害的重要原因之一。因此，静电防护是各行业最为关注的安全问题之一。 随着高科技的发展，静电障害所造成的后果已突破了安全问题的界限。静电放电造成的频谱干扰危害，是在电子、通信、航空、航天以及一切应用现代电子设备、仪器的场合导致设备运转故障、信号丢失、误码的直接原因之一。例如，电子计算机和程控交换机是两种有代表性的现代电子设备，如安装、使用环境不当，它们的工作都会受到静电的困扰。此外，静电造成敏感电子元器件的潜在失效，是降低电子产品工作可靠性的重要因素。据日本80年代中期的一项统计资料，在失效的半导体器件中，有45%是因静电危害造成的。 降低静电障害是最有效的手段是实施防护。因为，静电作为一种自然现象，不让它产生几乎是不可能的，但把它的存在控制在危险水平以下，使其造成的障害尽可能小，则是可能的。有效地进行静电防护与控制，依赖于对静电现象的认识和对其发生、存在、清除的控制，依赖于掌握和了解静电与环境条件的关联性和静电发生的规律。 以上观点是从静电危害的防护角度而言的。对静电的应用研究本身就是一项重要的高科技门类，但鉴于不属于本书讨论的范围，在此不再赘述。 2. 1静电： 根据分子和原子结构的理论，自然界中的一切物质都是由分子构成的，而分子又是由原子组成的。单质的分子由一个或几个相同的原子组成，化合物的分子由两个或两个以上不同的原子组成。高分子材料具有更复杂的原子结构点阵排列，并含有更多种类及数量的原子。原子是构成一切化学元素的最小粒子，它由带正电的原子核和带电的围绕原子核旋转的电子组成，电子的个数及排列层次因元素而异。 在自然状态下，原子中的这种正、负电荷是相等的，物质处于电平衡的中性状态，即不带电。在静电学中称不带电的物体为电的中性体。 在某种条件下，当物质原子中的这种电平衡状态被打破，丢失或获得电子，物质即由中性状态改变为带电状态。处于带电状态的物体在静电学术语中称为带电体。物质在获得电子而形成带电体时称为电子带电，所带电荷称为负电荷；因失去电子而形成带电体时，称为空穴带电，所带的电荷称为正电荷。 物质呈现带电的现象，称为带电现象。物质的带电现象是一种自然现象。按照物质所带动电荷的存在与变化状态可分为动电（流电）现象和静电现象。静电现象指相对于观察者而言，所带的电荷处于静止或缓慢变化的相对稳定状态，动电现象则与此相反。 显然，在静电情况下，由于电荷静止不动或其运动非常缓慢，故它所引起的磁场效应较之电场效应来说可以忽略不计划内。 静电可因多种原因而发生，例如物体间的磨擦、电场感应、介质极化、带电微粒附着等许多物理过程都有可能导致静电。
第二节、库仑定律 山东省泰安第一中学梁光健 【教学目标】 一、知识与技能 1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量。 2．会用库仑定律的公式进行有关的计算。 3．知道库仑扭秤的实验原理。 二、过程与方法 通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律。 三、情感态度与价值观 培养学生的观察和探索能力 【重点】掌握库仑定律及其使用条件 【难点】1．会用库仑定律的公式进行有关的计算 2．点电荷的概念 【教具】库仑扭秤（模型或挂图） 的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷。严格地说点电荷是一个理想模型， 实际上是不存在的．这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念．容易出现的错误是： 只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正． （2）要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介 质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下．
（3）带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷． （4）静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则，用矢量求 和法求合力。 【板书】3、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家．库仑） 【演示】库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧． 实验技巧：（1）小量放大；（2）电量的确定． 【例题1】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m 1=9.10×10-31kg ，质子的质 量m 2=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． 之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相 排斥的力．其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的 很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在， 但相比之下非常小，所以可忽略不计． 【例题2】详见课本P 9 【小结】对本节内容做简要的小结 （三）巩固练习 1、复习本节课文及阅读科学漫步 2、引导学生完成问题与练习，练习1、2、4，作业 3、5。 【参考题】 1．真空中有两个相同的带电金属小球A 和B ，相距为r ，带电量分别为q 和2q ，它们之间相互作 用力的大小为F 。有一个不带电的金属球C ，大小跟A 、B 相同，当C 跟A 、B 小球各接触一次 后拿开，再将A 、B 间距离变为2r ，那么A 、B 间的作用力的大小可为（ ） A ．3F /64 B ．0 C ．3F /82 D ．3F /16 2．如图所示，A 、B 、C 三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它 们所带电量相等．A 、B 两处为正电荷，C 处为负电荷，且BC =2AB 。 那么A 、B 、C 三个点电荷所受库仑力的大小之比为________。 3．真空中有两个点电荷，分别带电q 1=5×10-3C ，q 2=－2×10-2C ，它们相距15cm ，现引入第三个点 电荷，它应带电量为________，放在________位置才能使三个点电荷都处于静止状态． F F F 12=
高二物理选修3-1 第一章静电场 1、电荷及其守恒定律 a、摩擦起电： b、静电感应：本质都是微观带电粒子在在物体之间和物体内部的转移。 c、电荷守恒定律：大量事实表明，电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变。 d、元电荷：电荷的多少叫电荷量；迄今为止，科学家发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，所有带电体的电荷量都是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。e可取1.60×10-19C；电子的电荷量e与电子的质量m e之比，叫做电子的比荷。 2、库仑定律 a、库仑定律：真空中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。 F=kq1q2/r2 其中，静电力常量k=9.0×109Nm2/C2 b、电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。点电荷的理解。与万有引力的区别。 c、带电金属球接触后等分电量； 3、电场强度 a、法拉第提出的观点：电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的； b、电场和磁场是一种客观存在，并且是互相联系的，统称为电磁场；变化的电磁场以光速在空间传播，它和实物一样具有能量和动量，因而场和实物是物质存在的两种不同形式。只有在研究运动的电荷，特别是运动状态迅速变化的电荷时，电磁场的实在性才凸显出来。 c、静止电荷产生的电场，称为静电场。 d、试探电荷在电场中某点受到的力F与试探电荷的电荷量q成正比，F=Eq，E是比例常数，也即电场强度，反映电场在这点的性质，与q无关。 e、点电荷的电场强度计算与电场强度的叠加（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） f、电场线可以形象地描述电场强度的大小和方向。电场线有以下几个特点：