静电场全章总结47页PPT

03 导体表面电荷分布
在静电平衡状态下，导体表面电荷分布是不均匀 的，电荷密度与表面曲率有关，曲率越大的地方 电荷密度越大。
绝缘体在静电场中表现
01
不导电性
绝缘体内部几乎没有自由电子，因此在静电场作用下，不会像导体那样
出现明显的电荷重新分布。
02 03
极化现象
虽然绝缘体内部没有自由电子，但在强电场作用下，其内部的束缚电荷 可能会发生微小位移，导致绝缘体两端出现微弱的异种电荷，这种现象 称为极化。
击穿现象
当静电场强度超过一定限度时，绝缘体会被击穿，变成导体，此时会出 现明显的电流和电荷重新分布。
导体和绝缘体之间相互作用
静电感应起电
当一个带电体靠近一个中性导体时， 由于静电感应现象，导体会出现异种 电荷，这种现象称为静电感应起电。
接触起电
静电屏蔽
在某些情况下，绝缘体可以起到静电 屏蔽的作用。例如，将一个带电体放 入一个空腔的绝缘体内部，外部将不 会受到内部带电体的影响。
当两个不同电势的导体相互接触时， 会发生电荷转移，使得两个导体达到 相同的电势，这种现象称为接触起电。
接地金属物体上感应起电现象
接地金属物体的性质
接地金属物体是指与大地相连的金属物体。由于大地是一个巨大的导体，因此接地金属物体 具有与大地相同的电势。
感应起电现象
当带电体靠近接地金属物体时，由于静电感应现象，接地金属物体会出现异种电荷。此时如 果将接地金属物体与带电体接触再分离，接地金属物体就会带上与带电体相反的电荷。
静电除尘技术原理及实践应用
原理
利用高压静电场使气体电离，尘粒与负离子结合带上负电后， 趋向阳极表面放电而沉积。
实践应用
工业废气处理、空气净化等领域，可去除微小颗粒，净化效率 高。

q1q 2 4 0r 2
rˆ1 2
★库仑定律也可表示为： F12

1
4πε0
q1q2 r123
r12
r 由施力物体指向受力物体的矢量。
12
★静电力的叠加原理：作用于某电荷上总静电力等
于其他点电荷单独存在时作用于该电荷静电力的矢 量和。
11/13/2019
二.电场 电场强度
电荷之间的相互作用力是如何产生的？
e

s
EdS 1
0
q
S内
11/13/2019
4.理解要点 ①通过闭合曲面的电通量只与闭合面内的电荷
量有关。
②闭合面上任一点的电场强度是空间所有电 荷激发的。
③高斯定理反映静电场为有源无旋场。
④当电荷分布具有对称性时，可以用高斯定理 求场强分布。
11/13/2019
5.典型例题
e
★带电体在电场中移动，电场力将对其做功 ★电场中的导体和电介质受电场作用而产生
静电感应和极化现象
2.电场强度 ——从力的角度描述电场
①试验电荷q0★带正电、电荷充分小 ★线度足够小11/13/2019
②电场强度定义：
Q：场源电荷
★实验结果
q 0：试验电荷
同一F 点 q： 0,qF 0不变 Q
n b
a(L)q0Ei dl i1
q i qn1 qn
结论：静电场力做功只与始末位置有关，与路径无 关，静电场力为保守力，静电场为保守场。
两种观点
直接作用观点
电荷 1
电荷 2
间接作用观点 即场的观点
电荷 1
电场 电场
电荷 2
1.电场：电荷周围空间具有特殊形态和物理性 质的物质。

3、单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V 1V=1J/C
电势
沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 3,大小等于单位正电荷移动到无穷远处电场力做功的多少 4、沿着电场线的方向，电势越来越低 如何确定电场中某点的电势呢？ 5、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零） 6、电势是标量，只有大小，没有方向。(负电势表示该处的电势比零电势处电势低。)
θ2
θ1
A
B
能力提升 若两悬线长度相同， θ1 =300， θ2 ＝600，则m1：m2＝？ m1：m2＝ Tanθ1/tanθ2
tanθ=F/mg mg.tanθ=F
二、电场、电场强度
1、电场是客观存在的一种物质
２ 、电场的基本性质：对放入其中的带电体有力的作用
3、电场强度： 矢量
2、电场线的特点：
①不存在
②疏密程度表示场强的大小，切线方向表示场强的方向
③不相交 、不相切
④沿电场线方向电势降低最快
⑤不闭合
⑥不表示试探电荷的运动轨迹
电势能
电场力对电荷做功为：
WAB= q UAB
电势能大小等于把电荷移动到 无穷远处电场力做功的多少
电势
1、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 2、公式：
A、4倍 B、4.25倍 C、5倍 D、8倍
ΔEk=qEy
qEy1=Ek
y’=1/4y qEy’=1/4Ek
t’=1/2t y=1/2at2
Ekt=4Ek+1/4Ek=4.25Ek
选B
如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小如何？

电荷-q从O移向C要克服电场力做功,电势能增大.
答案 BD
专题二 带电粒子在场内运动问题分析
1.只在一个电场中的运动
【例4】 (2008·天津·18)带负电的粒子在某电场中仅受电
场力作用,能分别完成以下两种运动:①在电场线上运动;
②在等势面上做匀速圆周运动.该电场可能由
(A)
A.
B.
C.
D.
解析 带负电的粒子能沿电场线运动,说明电场线是直线,
相对应,因此加强粒子在复合场中的受力、运动、功能分析,是 运用动力学、功能规律解题的前提,一般的复合场是电场和重 力场或电场和磁场,再或是电场、磁场、重力场,不论场如何复 合,力、功、能是维系带电粒子运动的基本要素,所以对带电粒 子在复合场中运动的问题,应抓住以上分析,探寻问题所满足的 物理规律,这样,带电粒子在复合场中运动的问题就会迎刃而解.
2.在两个组合电场中的运动 【例6】 (2008·上海·23)如图4所示为研究电子枪中电子在
电场中运动的简化模型示意图.在Oxy平面的ABCD区域内, 存
在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ,两电场的边界均是 边长为L的正方形(不计电子所受重力).
图4 (1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开
答案 A
【例2】 如图所示的真空空间中,仅在正方体中的黑点处存在
着电荷量大小相等的点电荷,则图中a、b两点电场强度和电
势均相同的是
(C)
解析 电场强度是矢量,电势为标量,空间某点的电场强度 应等于各个点电荷在该点所产生电场的矢量和. 点评 场强和电势是表征电场性质的两个重要物理量,对这 两个物理量的考查,一要深刻理解这两个概念,二要理解其与 电场线和等势线(面)的对应关系,三要认识电场的分布特点 和规律,四要理顺电场中的几何关系、线角关系.试题并非单 独考查抽象的场强、电势概念,而是量、场结合,数、理、形 结合.

电势.电势差.等势面
电场强度.电场线
电势能
电场
库仑定. 律
电场力
学习方法
一. 知识的类比：
定义式
决定式
电场强度
F/q
（点电荷） …
电势
E/q
（点电荷） …
电容
Q/U
（平行板电容器） …
二.方法的迁移
1.带电粒子在电场中的偏转----类平抛运动
2.将电场问题看作只是增加了电场力的力学问题,前面学习的物 理规律(如:平衡条件.牛顿运动定律.动能定理等)均可在此使用.
.
1、问题的提出：
依据实验现象猜想：力的大小与什么因素有关，会不会与万有引
力的大小具有相似的形式呢？即
.
F
k
q1q2 r2
2、库仑扭秤实验
1、思想方法___控制变量法、对称法
2、保持两个小球带电荷量不变，改变距离，探究发现 力的大小跟它们的距离的二次方成反比．
3、保持两个小球距离不变，改变电荷量，探究发现力 的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比
.
定义式和决定式
• 加速度的定义式与决定式 • 电场强度的…… • 电容…… • 电势 • 电阻的….. • 磁感强度…… 比值法
.
三、点电荷的电场
a真空中点电荷的电场强度的决定式(检验电荷与产生电场引的导电学荷生) 推导，
E=F/q和E=kQ/r2
注意适用条件。
b点电荷电场的方向：如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线 并背离Q；如果是负电荷：E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q．
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．

PA R T. 0 1
静电场(全课件)
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CONTENTS
目录
静电场的 简介
电场的基 本概念
静电场的 计算方法
静电场的 实际应用
静电场的 未来发展
PA R T. 0 2
静电场的简介
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静电场的定义
静电场是保守场，即电场力做功与路径无关，只与 初末位置的电势差有关。 静电场是由静止电荷产生的电场，其电场线从正电 荷出发，终止于负电荷或无穷远处。
定义
电场强度是描述电场中电场力性质的物理量， 用矢量表示，单位为牛/库或伏/米。
计算公式
在点电荷产生的电场中，电场强度的大小等 于点电荷的电量与距离的平方的比值，方向 由点电荷指向其周围的电场线。
电场强度的叠加原理
在空间中某一点的电场强度等于各个点电荷 在该点产生的电场强度的矢量和。
电势
电势是描述电场中电势能性质的物 理量，用标量表示，单位为伏特。
电场的基本概念
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电场线
电场线是用来描述电场分布的假想线，其 密度表示电场强度的大小。 描述电场分布 电场线的方向 电场线的切线 电场线的方向与电场强度矢量方向一致， 从正电荷或无穷远指向负电荷或无穷远。 电场线的切线方向表示电场强度的方向， 切线的长度表示电场强度的大小。
电场强度
离子交换 离子交换是一种常用的水处理技术，通过电场的 作用，使带电离子在电场中发生定向迁移，从而 实现离子的交换和去除。
电场在生物医学中的应用
医学成像
01
医学成像技术如X光、CT等利用电场的作用，使不同物质在电
场中的吸收和散射程度不同，从而实现医学成像。
电刺激细胞

3.在电场力作用下的平衡问题：F合＝0。
[例1] (2017·江苏连云港期末)如图1所示，将两个摆长均为l的单摆 悬于O点，摆球质量均为m，带电荷量均为q(q>0)。将另一个带 电荷量也为q(q>0)的小球从O点正下方较远处缓慢移向O点，当 三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时，两摆 线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于( ) 图1
轴上部分区域的电场强度(以x轴正方向为电场强度的正方向)。
对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确
的是( )
图3
A.两点场强相同，c点电势更高 B.两点场强相同，d点电势更高 C.两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势高 D.两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势低
解析 题图中a点左侧，b点右侧的电场都沿x轴负方向，则a点处为正电荷，b点处为负 电荷，又两点电荷的电荷量相等，则c、d两点的场强相同，c点电势更高，A正确，B、 C、D错误。 答案 A
(3)粒子从 A 点运动到 B 点过程中，据动能定理得
qUAB＝12mv2－12mv20
A、B 间的电势差 UAB＝12mv2－q 12mv20＝2qmUd2L2v220。
答案
L (1)v0
(2)
v20＋qm2U2d22Lv202
qU2L2 (3)2md2v02
q32l2）＋k（
q2 3l）2cos
60°，
竖直方向：mg＝Fsin 30°＋k（
q2 3l）2sin
60°，解得
F
＝ 33kl2q2或 F＝mg，B 正确。
答案 B
二、电场的能的性质 1.相关物理量：描述电场的能的性质的物理量有电势、电势差，
其公式为 φA＝EqpA，UAB＝φA－φB＝WqAB。 2.电势的高低判断与计算 (1)根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。这是判断电

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3.连续带电体的电场
电荷元：dq
电荷线分布 dq dl
dl
电荷体分布 dq dV
dV
dq
电荷面分布 dq dS
dS
电荷元场强
dE

1
4π 0
dq r2
er
r. P dE
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对于电荷连续分布的带电体，在空间一点P的场强为：
E
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例题7-7 求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。
解：由例题7-6均匀带电圆环轴线上一点的电场
E
xq
4π 0 (R2 x2 )3/ 2
xdq
dE 4π 0 (r 2 x2 )3/ 2

x 2πrdr 4π 0 (r 2 x2 )3/ 2
R

P dE
rx

θ
en
θ
ES
5.非均匀电场通过曲面S 的电场强度通量:

ΨE S E cosdS SE dS
S
en

dS
θ

SE
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6.面元法向规定: ⑴非封闭曲面面法向正向可任意取 ⑵封闭曲面指外法向。
注意：
电通量是标量，但有正负。
当电场线从曲面内向外穿出是正值。
dE 1
4π 0
drq2 er
电荷体分布： 电荷面分布：
E

1
4π 0

dV
r2
er

E
1
4π 0
ds
r2 er
电荷线分布：

E

• (1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？到达 PS界面时离D点多远？
• (2)在图上粗略画出粒子运动的轨迹。
• (3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小。
规范解答：带电粒子穿过界面 MN 时偏离中心线的距离， 即侧向位移：
y1＝12at2＝12mqUd(vL0)2＝0.03m 带电粒子离开电场时的速度即穿过 PS 进入点电荷电场的 速度： vx＝v0＝2×106m/s；vy＝at＝qUL/mdv0＝1.5×106m/s v＝ v2x＋v2y＝2.5×106m/s 此时的速度方向与水平方向成 θ 角 tanθ＝vvxy＝34
• [特别提醒]场强为零的点，电势、电势能不一定为零；电势 为零的点，场强不一定为零，电势能一定为零；电势能为零 的点，场强不一定为零，电势一定为零。
•
(甘肃天水市一中2013～2014学年高二上学
期期末)如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电
场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用
进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，(设界面PS右边
点电荷的电场分布不受界面的影响)，已知两界面MN、PS相
距为12cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线
上，距离界面PS为9cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放
置于中心线上的荧光屏bc上。(静电力常数k＝
9.0×109N·m2/C2)
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-1
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第一章
静电场
1.1.1 集合的概念
第一章 章末小结
1.1.1 集合的概念
1
知识结构
2
规律方法
4 考题探析
3 触及高考