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