电源内部的电场分布

仔细体会，真正理解
1．导线中的电场：
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，
其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。

其二是这些因垂直分量侧移的净电荷的分布产生了附加电场，又叫感应电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。

只要不平衡立即补充进而达到平衡此之为动态平衡，比如化学反应中的动态平衡。

此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。

因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。

处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，并不是在此之前就是零，有一个动态变化过程，但是这个过程是瞬间的，这是由于外电场与在外电场作用下自由电荷移动后产生的感应电荷产生的附加电场共同作用下的结果，比如上面的垂直于导线方向的电场，达到平衡状态后场强为零，当然在未达到平衡状态之前并不是零。

恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。

注意：恒定电场不等同于匀强电场。

2. 电流的种类
①直流电：方向不随时间而改变的电流。

直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。

②交流电：方向随时间做周期性变化的电流。

一般情况下大小也随时间而改变。

2011-11-21。

第1节电源和电流学习目标1.知道电源的作用,掌握电流的形成条件,知道恒定电流的概念。

2.知道电流的定义、单位及方向的规定,会用公式I=分析相关问题。

3.电流形成的微观解释及微观表达式的使用。

自主预习电源:1.概念:电路中在电场力作用下能把从A到B的装置。

2.作用(1)移送电荷,维持电源正、负极间有一定的。

(2)保持电路中有的电流。

恒定电流:1.恒定电场(1)定义:由电路中的电荷所产生的稳定的电场。

(2)特点:电荷的分布是稳定的,不会随时间变化。

2.恒定电流定义:大小、都不随时间变化的电流。

3.电流(1)物理意义:反映了电流的程度。

(2)表达式:I=(3)单位:在国际单位制中电流的单位是,简称,符号是。

常用单位有、(单位符号分别为、)。

(4)电流的方向:规定定向移动方向或定向移动的反方向为电流方向。

课堂探究[情境设问]雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光。

电容器,先直接给它250V的电压充电,然后两根引线连接,也就是短路。

听到啪的一声,看到闪耀的光,说明有电流。

直接接在灯泡两端,观察到什么现象?为什么雷鸣电闪时,强大的电流能使天空发出耀眼的强光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光?(一)电源A、B两个导体,分别带正、负电荷。

电荷周围有电场。

[思考讨论]1.请画出电场线来描述电场。

2.请描述一下这幅图中电势的高低情况。

3.电流是如何形成的?4.自由电子为什么会定向移动?从哪里移动到哪里?5.这样移动的结果,会引起什么物理量发生变化?[演示实验]电容器的充放电,静电感应起电机。

我们当然不希望电流是如此短暂的,那应该怎么办?怎样产生持续的电流?[类比分析]这是两个装了水的容器,液面高度不同,现用一根橡胶管连接两个容器,若要使水持续流动,应该怎么做?结论1:电源的作用:(二)恒定电流的含义[思考讨论]1.在恒定电场中,自由电子做什么运动?与静电场有何不同?2.那电流如何变?这会带来什么现象?3.导线中的微观粒子除了自由电子外,还有其他微观粒子,它们会对电子带来什么影响呢?结论2:恒定电流的含义:(三)恒定电流的大小下课铃想,同学们纷纷走出教室,到户外活动。

作者： 杨习志;孙彪
作者机构： 昆明市第一中学,云南昆明650031
出版物刊名： 物理教师
页码： 64-66页
年卷期： 2016年 第9期
主题词： 稳恒电流 稳恒电场 电荷分布 导线
摘要：本文针对中学物理教学中关于恒定电流与电场建立过程中的问题,深入探讨了稳恒电流下导线上的电荷与电场分布.经研究得知当电路稳定后与电源正极相连部分导线将积累正电荷,负极相连部分导线将积累负电荷,且越靠近电极部分积累的电荷越多,导线内部的电场沿导线方向且处处相等,外部电场由电荷分布特点决定.其次,净电荷只能分布于导体表面,导体内部有电子定向移动,但净电荷处处为零,最后还指出,导线在连接处的电荷积累情况与连接元件的电导率大小有关.。

篇一：静电场知识点总结归纳高三必备一、点电荷和库仑定律1．如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷？(1)电荷量是物体带电的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍．－(2)元电荷不是电子，也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带有最小的电荷量，即e＝1.6×1019 c. (3)点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化的模型，对其带电荷量无限制． (4)试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响，且要求在其占据的空间内场强“相同”，故其应为带电荷量“足够小”的点电荷．2．库仑定律的理解和应用 (1)适用条件①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．②当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． (2)库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异种电荷相互吸引，为引力．二、库仑力作用下的平衡问题1．分析库仑力作用下的平衡问题的思路分析带电体平衡问题的方法与力学中分析物体平衡的方法是一样的，学会把电学问题力学化．分析方法是：(1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离． (2)对研究对象进行受力分析．有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力，而尘埃、液滴等一般需考虑重力． (3)列平衡方程(f合＝0或fx＝0，fy＝0)或用平衡条件推论分析． 2．三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反． (2)规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”——正负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．三、场强的三个表达式的比较及场强的叠加 12.电场的叠加原理多个电荷在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，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵循平行四边形定则．四、对电场线的进一步认识 1．点电荷的电场线的分布特点(1)离点电荷越近，电场线越密集，场强越强．(2)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同． 2．等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．(2)两点电荷连线的中垂面(线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂面(线)上到o点等距离处各点的场强相等(o为两点电荷连线的中点)．(3)关于o点对称的两点a与a′，b与b′的场强等大、同向． 3．等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点 (1)两点电荷连线中点o处场强为零．(2)中点o附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．(3)在中垂面(线)上从o点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小． (4)两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行．(5)关于o点对称的两点a与a′，b与b′的场强等大、反向． 4．匀强电场中电场线分布特点电场线是平行、等间距的直线，场强方向与电场线平行．五、电势高低及电势能大小的比较方法 1．比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．(2)判断出uab的正负，再由uab＝φa－φb，比较φa、φb的大小，若uab＞0，则φa＞φb，若uab＜0，则φa＜φb.(3)取无穷远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势低．2．电势能大小的比较方法 (1)场源电荷判断法①离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小．②离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大． (2)电场线判断法①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小． (3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方．反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．六、电场力做功的特点及电场力做功的计算 1．电场力做功的特点电场力做的功和路径无关，只和初、末位置的电势差有关． 2．电场力做功的计算方法(1)由公式w＝flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为w＝qele，式中le为电荷初末位置在电场方向上的距离．(2)由电势差的定义式计算，wab＝quab，对任何电场都适用．当uab＞0，q＞0或uab＜0，q＜0时，w＞0；否则w＜0.(3)由电场力做功与电势能变化的关系计算，wab＝epa－epb. (4)由动能定理计算：w电场力＋w其他力＝δek. 3．电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变． (3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．七、电场线、等势线与运动轨迹的综合分析1．带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力的情况以及初速度的情况共同决定的．运动轨迹上各点的切线方向表示粒子在该点的速度方向．电场线只能够描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，它决定了带电粒子在电场中各点所受电场力的方向和加速度的方向．2．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线．已知等势线也可以画出电场线． 3．在利用电场线、等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时，基本方法是：(1)根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向，带电粒子所受的合力(往往只受电场力)指向运动轨迹曲线的凹侧，再结合电场线确定带电粒子的带电种类或电场线的方向；(2)根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做正功还是做负功，电势能的变化情况或是等势面的电势高低．八、匀强电场中电场强度与电势差的关系u1．公式e＝d2．公式中d可理解为电场中两点所在等势面之间的距离，由此可得出一个结论：在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等．如图5所示，ab、cd平行且相等，则uab＝ucd九、静电现象1．处于静电平衡状态的导体具有以下特点(1)导体内部的场强(e0与e′的合场强)处处为零，e内＝0；(2)整个导体是等势体，导体的表面是等势面；(3)导体外部电场线与导体表面垂直；(4)静电荷只分布在导体外表面上，且与导体表面的曲率有关．2．静电屏蔽：如果用金属网罩(或金属壳)将一部分空间包围起来，这一包围空间以外的区域里，无论电场强弱如何，方向如何，空间内部电场强度均为零．因此金属网罩(或金属壳)对外电场有屏蔽作用．十、匀强电场中电场强度与电势差的关系u1．公式e＝d2．公式中d可理解为电场中两点所在等势面之间的距离，由此可得出一个结论：在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等．如图所示，ab、cd平行且相等，则uab＝ucd3．利用等分电势法画等势线及电场线的方法十一、平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．电容器的两极板与电源连接时，电容器两极板间的电压保持不变；εrs电容器先充电后与电源断开，电容器的电荷量保持不变． (2)用决定式c＝分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义4πkdqu式c＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．(4)用e＝分析电容器极板间场强的变化．ud十二、带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是曲线)，然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法是：(1)采用运动和力的观点：牛顿第二定律和运动学知识求解．(2)用能量转化的观点：动能定理和功能关系求解．2．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关．在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．(2)是否考虑重力要依据情况而定．基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力．十三、带电粒子在电场中的偏转在图中，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，vatqul12qul2偏转电压为u，若粒子飞离偏转电场时的偏距为y，偏转角为θ，则tan θ＝，y＝ayt＝vxv0mdv22mdv00带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的中点．所以侧移距离也可表示为ly＝θ，所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样．若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压u0加速后进入偏转电场212ul2yul的，则qu00，即y ＝，tan θ＝＝由以上讨论可知，粒子的偏转角和偏距与粒子的q、m无关，仅决定于加速 24du0x2du0电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的．十四、用能量的观点处理带电体在电场及复合场中的运动对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量的观点去处理，用能量观点处理也更简捷，具体的方法通常有两种： (1)用动能定理处理．思维顺序一般为：①明确研究对象的物理过程；②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是做负功；③弄清所研究过程的初、末两个状态的动能；④根据动能定理列出方程求解．(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理．列式的方法主要有两种：①从初、末状态的能量相等列方程；②从某些能量的减少量等于另一些能量的增加量列方程．十五、带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化(如方波)且不计粒子重力的情形．在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板中间便可获得交变电场．此类电场在同一时刻可看成是匀强的，即电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同，从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间而变化．(1)当粒子与电场平行射入时：粒子做直线运动，其初速度和受力决定了粒子的运动，粒子可以做周期性的运动． (2)粒子垂直电场方向射入时：沿初速度方向为匀速直线运动，在电场力方向上的分运动具有周期性．篇二：静电场知识点总结例题分析汇总中国最负责的教育品牌私塾国际学府学科教师辅导教案篇三：2013届高三物理之静电场规律总结(一)静电场规律汇总（一）（电场力的性质、能的性质、电容器常见题型）（最让你省力的一个文档）1.起电方法：摩擦起电、接触起电、感应起电．带电实质：物体带电的实质是得失电子、电荷的重新分布.－10例题1．m和n是两个不带电的物体，它们互相摩擦后m带正电1.6×10 c，下列判断正确的有( )． a．在摩擦前m和n的内部没有任何电荷 b．摩擦的过程中电子从n转移到m－10－10c．n在摩擦后一定带负电1.6×10 c d．m在摩擦过程中失去1.6×10个电子2.库仑定律表达式：f＝kq1q29222，式中k＝9.0×10 n·m/c，叫静电力常量． r适用条件：真空中的点电荷.当r―→0时，库仑定律不再成立，两电荷不能视为点电荷，此时可用微元法、割补法等对带电体做等效处理．化非点电荷为点电荷，进而应用库仑定律解决问题．例题2．在真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为f.要使它们之间的相互作用力为2f，下列方法可行的是( )．1a．使甲、乙电荷量都变为原来的2倍 b1c．使甲、乙之间距离变为原来的倍 d．使甲、乙之间距离变为原来的23.电荷守恒定律处理两相同金属球(视为点电荷)接触后电量重分问题时，应注意两者带电的异同，重放后其库仑力可能有两个解．规律总结：先中和后平分例题3两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的( )．43716a. b.c. d. 77973．电场强度(1)定义：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．(2)定义式：e＝.单位：n/c或v/m(3)点电荷形成电场中某点的电场强度：e＝k2(4)方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向．(5)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.例题4．当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为e，若在同一点放入电荷fqqr量为q′＝2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度( )．a．大小为2e，方向与e相同 b．大小为2e，方向与e相反c．大小为e，方向与e相同 d．大小为e，方向与e相反规律总结：场强由电场的本身决定的，与试探电荷无关。

平板电容器的电场分布与电容量平板电容器作为一种常见的电容器，被广泛应用于电子设备和电路中。

它具有结构简单、体积小、可重复使用等优点，因此备受青睐。

然而，要理解平板电容器的电场分布与电容量，我们需要从电场分布和电容量两个方面来进行探讨。

首先，我们来看平板电容器的电场分布。

平板电容器由两块平行导体板组成，两板之间填充了介质，介质可以是空气、真空或其他绝缘材料。

当平板电容器连接到电源时，电源会产生电场，电场线由正极指向负极，在平板电容器中，正极对应一块导体板，负极对应另一块导体板。

在平板电容器内部，电场的分布是均匀的。

这是因为两块导体板之间的距离是恒定的，电场线是垂直于导体板的分布。

当两块导体板的面积增大时，电场的分布也会相应地变大，反之亦然。

这种均匀分布的电场，为平板电容器提供了良好的电荷存储和传导环境。

接下来，我们来探讨平板电容器的电容量。

电容量是指平板电容器存储电荷的能力，通常用C表示。

电容量与导体板的面积、导体板间的距离以及介质的电容率有关。

电容量的计算公式为C = ε0 * εr * A / d，其中ε0为真空中的介电常数，约为8.85 x 10^-12 F/m；εr为介质的相对介电常数；A为导体板的面积；d为导体板之间的距离。

从公式可以看出，电容量与导体板面积成正比，与导体板间距离成反比，与介质的相对介电常数有关。

当导体板面积增大时，电容量也会相应增大；当导体板间距离减小时，电容量也会增大；当介质的相对介电常数增大时，电容量也会增大。

因此，通过调整这些参数，我们可以控制平板电容器的电容量。

此外，还有一种可以改变平板电容器电容量的方法，就是改变电容器之间的介质种类。

不同的介质具有不同的电容率，所以改变介质种类也会对电容量产生影响。

例如，某些高介电常数的介质，如二氧化钛或聚二甲基硅氧烷，具有更高的电容率，可以提高平板电容器的电容量。

综上所述，平板电容器的电场分布与电容量密切相关。

电场分布均匀有助于电荷的存储和传导；而电容量则受到导体板的面积、导体板间距离以及介质的电容率的影响。

电路中的电场特点一.静电场，是指观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。

它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质，其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。

根据环量定理，静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场力所做的功都为零，因此静电场是保守场．二.恒定电场，是一种闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场，其特点是电场线处处沿着到导体方向，由于电荷的分布是稳定的，，由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场。

條萊垍頭导线中的恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的；静电场是由静电荷所产生的，它们的共性与区别如下。

1.两种电场的共性:（1）它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；（2）它们对处于其中的电荷都有力的作用；（3）在这两种电场中移动电荷时相应的电场力一般都要做功。

2.两种电场的区别:（1）导体中要建立恒定电场就必须将导体与电源相连接，形成一个闭合的回路，静电场的建立只需要有电荷存在；（2）静电平衡状态下的导体内部场强为零，恒定电场条件下导体内部可以带电，导体内部的场强也可以不为零；（3）静电场的电场线一般不是电荷运动的轨迹线，但是，导体中稳恒电场的电场线是电荷运动的轨迹线。

特别提醒：在有恒定电流的导体中，场强不为零，体中存在恒定电场，但处于静电平衡状态的导体内部场强为零，导体上任意两点的电势差为零，两者并不矛盾，只是描述导体的两种不同的状态，一种是动态平衡状态，一种是静电平衡状态.导线内的电场是由电源、导线等电路元件上的堆积电荷共同形成的合电场.尽管这些电荷在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以整个电路电荷的分布是稳定的，且又是定向移动的，因此，处于一种动态平衡状态.而导体处于静电平衡状态时，电荷的分布是恒定的，导体内没有电荷的定向移动.要注意认真从“场”的角度来分析和理解“路”的问题。