1、第一章第一章 静电场静电场第一节第一节 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律一、电荷一、电荷摩擦过的物体摩擦过的物体,能吸引轻小物体能吸引轻小物体-物体带电物体带电1 1、自然界中有两种电荷、自然界中有两种电荷（富兰克林命名）富兰克林命名）（1 1）正电荷：）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2 2）负电荷：）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_原子核原子核(带正电带正电)核外电子核外电子(带负电带负电)质子质子（带正电带正电）中子中子（不带电不带电）原子原子（
2、中性）（中性）质子、中子之间有强相互作用质子、中子之间有强相互作用核力核力 离原子核较远的电子容易受到外界离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子的作用而脱离原子 。由于质子对电子的吸引力作用，电由于质子对电子的吸引力作用，电子被维系在原子核附近。子被维系在原子核附近。使物体带电的方法：使物体带电的方法：1 1、摩擦起电、摩擦起电 微观解释：微观解释：电子从一个物体电子从一个物体转移转移到另一个物体上。到另一个物体上。电中性的物体得到电子：带负电电中性的物体得到电子：带负电电中性的物体失去电子：带正电电中性的物体失去电子：带正电金属的特点：金属的特点：金属内有自由移动金属内有自由移动的电
3、子的电子-自由电子自由电子 每个正离子都在自每个正离子都在自己的平衡位置附近振动己的平衡位置附近振动而不移动。而不移动。2 2、感应起电、感应起电使物体带电的方法：+2 2、感应起电、感应起电使物体带电的方法：+2 2、感应起电、感应起电使物体带电的方法：（2 2）感应起电感应起电：利用静电感应使物体：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电带电，叫做感应起电（1 1）静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导：把电荷移近不带电的导 体，可以使导体带电的现象，叫做静电体，可以使导体带电的现象，叫做静电 感应感应规律：规律：近端近端 感应异种电荷，感应异种电荷，远端远端 感应同种电荷感应同种电荷 1 1
4、、自由电子受力向一端移动，另一端带等量、自由电子受力向一端移动，另一端带等量的正电荷的正电荷 2 2、感应起电没有创造电荷，只是物体中的正、感应起电没有创造电荷，只是物体中的正负电荷重新分布，将电荷从物体的一部分转移到负电荷重新分布，将电荷从物体的一部分转移到另一部分另一部分（3 3）静电感应解释：）静电感应解释：补充：完全相同的球形物体接触，电补充：完全相同的球形物体接触，电荷转移的问题：荷转移的问题：接触后接触后再分开再分开+QQ21Q21+Q接触后接触后再分开再分开Q3QQQ解释：解释：电荷从一个物体转移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体 两个带有两个带有同种电荷同种电荷的导体接
5、触，电的导体接触，电荷会重新分配荷会重新分配.若不受外界影响，两个若不受外界影响，两个完全相同完全相同的的带电导体带电导体,接触后再分开接触后再分开,二者将原来二者将原来所带电量的总和所带电量的总和平均分配平均分配 接触时，电荷分配原则接触时，电荷分配原则 两个带有异种电荷的导体，接触后两个带有异种电荷的导体，接触后先发生正负电荷的中和先发生正负电荷的中和.然后剩下的电荷量再进行电荷的重然后剩下的电荷量再进行电荷的重新分配；新分配；如果两带电体完全相同，则如果两带电体完全相同，则剩下的剩下的电荷平均分配电荷平均分配接触时，电荷分配原则接触时，电荷分配原则验 电 器验 电 器静电计静电计演示：演
6、示：是否只有当带电体与导体棒的上端是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触直接接触时，金属时，金属箔片才开始张开？解释下面将要看到的现象箔片才开始张开？解释下面将要看到的现象。当带电导体棒靠近验电器上端的金属球当带电导体棒靠近验电器上端的金属球时，由于静电感应，金属球带与导体棒相时，由于静电感应，金属球带与导体棒相反的电荷，金属箔带与导体棒相同的电荷反的电荷，金属箔带与导体棒相同的电荷 演示：演示：1 1、起电的本质、起电的本质 无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式,其本质都其本质都是将正、负电荷分开是将正、负电荷分开,使电荷发生转使电荷发生转移，并不是创造电荷移，并不是创造电荷.二、电荷守恒定
7、律：二、电荷守恒定律：2 2、电荷守恒定律、电荷守恒定律 电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分或从物体的一部分转移到另一部分,在在转移的过程中，转移的过程中，系统的电荷总数保持系统的电荷总数保持不变不变.补充补充:近代物理知识近代物理知识:在一定条件下在一定条件下,一个高能光子可以产生一个正电子和一个负一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子电子.-.-产生电荷产生电荷 一对正、负电子可同时湮没，转化为光子。一对正、负电子可同时湮没，转化为光子。-电荷湮没电荷湮没 注意：带电粒子，
8、总是成对产生或湮没。注意：带电粒子，总是成对产生或湮没。电荷守恒定律电荷守恒定律 另一种表达：另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持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。不变。三、元电荷.1060.1.319Ce元电荷电荷量电荷的多少，简称电量。单电荷的多少，简称电量。单位位:库仑库仑 C C.2元电荷最小的电荷量4.电子和质子的电荷量均为e，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍)/5mq叫做比荷（量与其质量的比值，、比荷：带电体的电荷kgCkgCmee/1076.11091.01060.1113019电子的比荷为：元电荷元电荷e e的数值的
9、数值-美国科学家密立美国科学家密立根用实验测得到的根用实验测得到的 比较电荷带电的多少，要比较的是其电比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多荷量的绝对值，绝对值大的带电多 电荷量的正、负，电荷量的正、负，“”、“”号不号不表示电荷量的大小，只代表电荷的性质表示电荷量的大小，只代表电荷的性质（种类）（种类）1.1.有有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如果间都是相互吸引的，如果A A带正电，带正电，则则 ：A A B B、C C球均带负电球均带负电B B B B球带负电，球带负电，C
10、C球带正电球带正电C C B B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电D D B B、C C球都不带电球都不带电答案：C课堂训练课堂训练课堂训练课堂训练2.科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：A、把质子或电子叫元电荷B、1.6010-19C的电量叫元电荷C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷答案：B、C、D 第二节第二节 库仑定律库仑定律第一章第一章 静电场静电场同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引
11、既然电荷之间存在相互作用，那么电荷既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？猜想猜想1 1、可能跟电荷电量有关、可能跟电荷电量有关2 2、可能与两个电荷间的距离有关、可能与两个电荷间的距离有关猜想猜想探究影响电荷间相互作用力的因素探究影响电荷间相互作用力的因素实验表明：实验表明：电荷之间的作用力电荷之间的作用力（1）随电荷量的增大而增大）随电荷量的增大而增大（2）随距离的增大而减少）随距离的增大而减少 库仑定律库仑定律 真空中两个静止点电荷之间的相互作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，用力，与它
12、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。的方向在它们的连线上。大小：122q qFkr 其中其中K K叫静电力常量：叫静电力常量：k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2适用范围：适用范围：1.1.真空中；真空中；2.2.点电荷点电荷.电荷间相互作用力叫做电荷间相互作用力叫做静电力静电力或或库仑力库仑力.点电荷点电荷 1 1、在研究带电体间的相互作用时，如果带、在研究带电体间的相互作用时，如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离带电体本身的线度远小于它们之间的距离带电体本身的大小，对我们所讨论的问题
13、影响电体本身的大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对来说可把带电体视为一几何点，甚小，相对来说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。并称它为点电荷。2 2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。个理想化的模型。3 3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学的电量也可以很大。点电荷这个概念与力学中的中的“质点质点”类似。类似。两个带电球体，是否可以看出是集中两个带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点
14、电荷？在球心位置的点电荷？思考题思考题如果是两个电荷分布不均匀球形带电如果是两个电荷分布不均匀球形带电导体导体：不可以不可以如果是两个如果是两个电荷分布均匀电荷分布均匀的带电的带电球体球体 可以可以 1 1、关于点电荷的下列说法中正确的是：、关于点电荷的下列说法中正确的是：()()A.A.真正的点电荷是不存在的真正的点电荷是不存在的 B.B.点电荷是一种理想模型点电荷是一种理想模型 C.C.足够小的电荷就是点电荷足够小的电荷就是点电荷 D.D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不
15、计它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计课堂训练课堂训练A B D A B D 课堂训练课堂训练2 2、下列说法中正确的是：、下列说法中正确的是：()()A.A.点电荷就是体积很小的电荷点电荷就是体积很小的电荷B.B.点电荷就是体积和带电量都很小点电荷就是体积和带电量都很小 的带电体的带电体C.C.根据根据 可知，当可知，当r 0 r 0 时，时，F F D.D.静电力常量的数值是由实验得到的静电力常量的数值是由实验得到的122q qFkr D D 3 3、三个相同的金属小球三个相同的金属小球a a、b b和和c c，原来，原来c c不不带电，而带电，而a a和和b b带等量异种电
16、荷，相隔一定带等量异种电荷，相隔一定距离放置，距离放置，a a、b b之间的静电力为之间的静电力为F F。现将。现将c c球分别与球分别与a a、b b接触后拿开，则接触后拿开，则a a、b b之间的之间的静电力将变为（静电力将变为（）。）。A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/83F/8课堂训练课堂训练c4 4、两个半径为、两个半径为0.3m0.3m的金属球，球心相的金属球，球心相距距1.0m1.0m放置，当他们都带放置，当他们都带1.51.510105 5 C C的正电时，相互作用力为的正电时，相互作用力为F F1 1 ，当它们，当它们分别带分别带+1.
17、5+1.510105 5 C C和和1.51.510105 5 C C的的电量时，相互作用力为电量时，相互作用力为F F2 2,则（则（）A AF F1 1=F=F2 2 B BF F1 1 F F2 2 C CF F1 1 F F2 2 D D无法判断无法判断 课堂训练课堂训练B1.F1.F与与r r有关有关 库仑的实验库仑的实验研究方法研究方法：控制变量法控制变量法.结论：保持两球上的电量不变，改变两球结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离之间的距离r r，从实验结果中库仑得出静电，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即力与距离的平方成反比，即 F1/r F1/r2 2库
18、仑扭秤1.avi库仑扭秤3.avi演示：2.F2.F与与q q有关有关 库仑的实验库仑的实验结论：保持两球间的距离不变，改变两球结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即与电量的乘积成正比，即 F q F q1 1q q2 2库仑扭秤1.avi库仑扭秤2.avi演示：从例题可以看从例题可以看出：电子和质子的出：电子和质子的静电力是它们间万静电力是它们间万有引力的有引力的2.32.310103939倍倍.正因如此正因如此,以后在以后在研究带电微粒间相研究带电微粒间相互作用时互作用时,经常忽略经常忽略万有引力万
19、有引力.图1.2-3小小 结结1 1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次跟它们的距离的二次方成反比方成反比,作用力的方向在它们的连线上作用力的方向在它们的连线上.2 2、公式：、公式：3 3、适用条件：、适用条件：真空真空 点电荷点电荷4 4、点电荷：是一种理想模型、点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷带电体可视为点电荷.k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2
20、第三节第三节 电场强度电场强度第一章第一章 静电场静电场复习提问复习提问:221rqqkF 在真空中两静止点电荷的作用力跟它们的在真空中两静止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反比，作用力的方向在它们的连线上。带电体间距离远大于物体本身线度带电体间距离远大于物体本身线度电荷均匀分布的球体电荷均匀分布的球体2.电荷之间的相互作用有什么规律？电荷之间的相互作用有什么规律？1.什么是点电荷？什么是点电荷？库仑力与平时遇到的弹力、库仑力与平时遇到的弹力、摩擦力有没有区别？与我们摩擦力有没有区别？与我们学过的哪些
21、力有点类似？学过的哪些力有点类似？重力、磁极间的相互作用力重力、磁极间的相互作用力非接触力非接触力问题问题1：像这样的力是像这样的力是怎么产生的呢？怎么产生的呢？1837年英国物理学家年英国物理学家法拉第法拉第提出电荷周围存在提出电荷周围存在电场电场，电场的基本性质是：，电场的基本性质是：它对放入的电荷产生力的它对放入的电荷产生力的作用。作用。磁场磁场两个磁极之间的相互作用是通过磁场来传递的两个磁极之间的相互作用是通过磁场来传递的电场电场两个电荷之间的相互作用是通过电场来传递的两个电荷之间的相互作用是通过电场来传递的电磁场电磁场AA的电场的电场BB的电场的电场B受到的力是受到的力是A产生产生的
22、电场对的电场对B的作用力的作用力A受到的力是受到的力是B产生产生的电场对的电场对A的作用力的作用力静止电荷所产生的电场静止电荷所产生的电场-静电场静电场1.定义：定义：2.基本性质：基本性质：电荷周围存在的能对其它电荷产电荷周围存在的能对其它电荷产生力作用的一种物质生力作用的一种物质对放入其中的电荷有力的作用，对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫这种力叫电场力电场力。一、电场一、电场电场看不见，又摸电场看不见，又摸不着，我们怎样去不着，我们怎样去描述其是否存在及描述其是否存在及其强弱呢？其强弱呢？初中是怎么感受磁场的存在的呢？初中是怎么感受磁场的存在的呢？类比类比 在电场中放入一个带电小球检验
23、电场的存在与强在电场中放入一个带电小球检验电场的存在与强弱，我们把它称为弱，我们把它称为-试探电荷试探电荷（检验电荷）（检验电荷）而产生电场的那个电荷称为而产生电场的那个电荷称为-场源电荷场源电荷（源电荷）（源电荷）问题问题2：怎样去描述其是否存在及其：怎样去描述其是否存在及其强弱强弱呢？呢？+Q QF猜想猜想：能否用电场力的能否用电场力的大小表示电场的强弱？大小表示电场的强弱？检验电荷：电量很小（不影响源电荷的电场）；体积检验电荷：电量很小（不影响源电荷的电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。很小（可以当作质点）的电荷。不同的电荷不同的电荷q q在电场的同一点所受在电场的同一点所受的电场力
24、的电场力F F是否相同？是否相同？显然，不同的电荷在电场中同一点所受的电显然，不同的电荷在电场中同一点所受的电场力不同场力不同,但电场中同一点的电场显然又是一定但电场中同一点的电场显然又是一定的的,因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱因此不能用电场力的大小来表示电场的强弱.电荷电荷q在距在距Q较较近的近的A点，受到点，受到的电场力大的电场力大.电荷电荷q在距在距Q较较远的远的B点，受到点，受到的电场力小的电场力小.同一试探电荷同一试探电荷q q在电场中的不同点在电场中的不同点受到的电场力的大小是否相同受到的电场力的大小是否相同?结论结论:F/qF/q能反映电场中某点电场力的能反映电场中某点电
25、场力的性质性质电场的强弱电场的强弱。2.2.电场中电场中不同的点不同的点，同一电荷所受力也，同一电荷所受力也不同，比值不同，比值F/qF/q一般是一般是不同不同的的。1.1.电场中的电场中的同一点同一点，不同电荷所受力不，不同电荷所受力不同，比值同，比值F/qF/q是是一定一定的。的。实验发现实验发现：二、电场强度二、电场强度 1.定义：定义：2.公式：公式：F电场力电场力 国际单位：牛（国际单位：牛（N）q电量电量 国际单位：库（国际单位：库（C）E电场强度电场强度 国际单位：牛国际单位：牛/库（库（N/C）4.物理意义：物理意义：反应电场本身的性质，体现电场的强弱与方向反应电场本身的性质，
26、体现电场的强弱与方向3.矢量性：矢量性：规定场强方向为规定场强方向为正电荷正电荷在该点所受在该点所受电场力方向电场力方向跟负电荷在该点所受电场力跟负电荷在该点所受电场力 F 的方向相反的方向相反。放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的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量的比值叫该点的电场强度电场强度，简称，简称场强场强。E=qFF=EqE的大小与方向与检验电荷有没有关系？的大小与方向与检验电荷有没有关系？+Q+qAFAEA+Q-qAFAEA根据规定：根据规定：负负电荷在电场中某点受到的电场力电荷在电场中某点受到的电场力的方向跟该点的场强方向的方向跟该点的场强方向相反
27、相反。n物理学中规定：物理学中规定：电场中某点的场强方向跟电场中某点的场强方向跟正正电荷电荷在该点所受的电场力方向在该点所受的电场力方向相同相同。电场强度既有电场强度既有大小大小又有又有方向方向 该点的场强为该点的场强为 利用利用库仑定律库仑定律和和电场强度电场强度定义定义，推导点电荷，推导点电荷周围某点的电场强度周围某点的电场强度Q是场源电荷的电量，是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离是场中某点到场源电荷的距离.2rqQkF 2rQkqFE 2rQkE 问题问题3 真空中真空中点电荷的电场强度如何？点电荷的电场强度如何？（1）决定式：）决定式：Q：场源电荷：场源电荷r：电场中点到：
28、电场中点到Q的距离的距离只适用于真空中点电荷只适用于真空中点电荷（3）方向：）方向：正电荷正电荷背离源电荷背离源电荷负电荷负电荷指向源电荷指向源电荷+-三三、点电荷的电场、点电荷的电场2rQkE（2）适用条件：）适用条件：（4）区别）区别2rQkE E=F/q定义式定义式决定式决定式任何电场任何电场真空中点电荷电场真空中点电荷电场问题问题4 4：如果真空中场源电荷不止一个点：如果真空中场源电荷不止一个点电荷，如何求电场中某点的合场强电荷，如何求电场中某点的合场强将试探电荷放入两个将试探电荷放入两个点电荷产生的场中点电荷产生的场中结论：结论：真空中多个点电荷在某点产生的真空中多个点电荷在某点产生
29、的合场强合场强等于各等于各个点电荷在该点各自产生的场强的个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和矢量和。这就是场。这就是场强强叠加原理叠加原理。+Q1-Q2AE1E2E问题问题5 5：电场是看不见、摸不着的，电场是看不见、摸不着的，有没有形象描述电场的方法呢有没有形象描述电场的方法呢?类比磁感线是如何表示磁场的呢类比磁感线是如何表示磁场的呢?电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线。曲线上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方向。曲线的疏密每点的切线方向表示该点的电场强度方向。曲线的疏密程度表示场的强弱。程度表示场的强弱。四、电场线四、电场线几种特殊电场的电
30、场线分布几种特殊电场的电场线分布（一）点电荷的电场线分布（一）点电荷的电场线分布(二）等量异种电荷电场线分布二）等量异种电荷电场线分布 （三）等量同种电荷电场线分布（三）等量同种电荷电场线分布 电场线起于正电荷止于负电荷，电场线不闭电场线起于正电荷止于负电荷，电场线不闭合对于单个点电荷，正电荷合对于单个点电荷，正电荷,电场线指向无限电场线指向无限远远,负电荷，电场线电场线从无限远指向负电荷负电荷，电场线电场线从无限远指向负电荷.电场线不能相交（因为在电场中的任一点电场线不能相交（因为在电场中的任一点处只有一个电场强度，方向唯一，如相交则该处处只有一个电场强度，方向唯一，如相交则该处出现两个场强
31、方向，所以不能相交）出现两个场强方向，所以不能相交）电场线不能相切（原因：电场线疏密表示电场线不能相切（原因：电场线疏密表示强弱，如相切则在切点电场线密度无穷大，这种强弱，如相切则在切点电场线密度无穷大，这种情况不可能，所以不会相切）情况不可能，所以不会相切）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，因此可较密，电场强度较小的地方电场线较疏，因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小总 结讨论：电场线上某点的切线方向是那点的电场强度方讨论：电场线上某点的切线方向是那点的电场强度方向
32、吗？是放在那点检验电荷向吗？是放在那点检验电荷q的受力方向吗？是的受力方向吗？是检验电荷检验电荷q在那里所获得的加速度方向吗？电场在那里所获得的加速度方向吗？电场线一定是检验电荷的运动轨迹吗？线一定是检验电荷的运动轨迹吗？说说 明明1电场线不是电场中实际存在的曲线，是为电场线不是电场中实际存在的曲线，是为了形象地描述电场性质人为引入假想的线了形象地描述电场性质人为引入假想的线2我们画的是几种典型电场的电场线平面分我们画的是几种典型电场的电场线平面分 布图，实际上是空间立体分布的布图，实际上是空间立体分布的3.电场线上某点的切线方向是那点的电场强度电场线上某点的切线方向是那点的电场强度方向，是放
33、在那点检验电荷方向，是放在那点检验电荷q的受力方向的受力方向,也也是检验电荷是检验电荷q在那里所获得的加速度方向在那里所获得的加速度方向,但但电场线不一定是检验电荷的运动轨迹电场线不一定是检验电荷的运动轨迹!匀强电场1电场中各点电场强度的大小相等，方向相电场中各点电场强度的大小相等，方向相 同，这个电场叫做匀强电场同，这个电场叫做匀强电场2匀强电场的电场线是间隔相等的平行线匀强电场的电场线是间隔相等的平行线3相距很近带有等量异种电荷的一对平行金相距很近带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场属板间的电场(忽略边缘忽略边缘)可以看做匀强电场可以看做匀强电场例例1.电场中有一点电场中有一点P，下列
34、说法正确的是（，下列说法正确的是（）A.若放在若放在P点的电荷量减半，则点的电荷量减半，则P点的场强减半。点的场强减半。B.若若P点没有放电荷，则点没有放电荷，则P点场强为点场强为0。C.P点场强越大，则同一电荷在点场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力点受到的电场力越大。越大。D.P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向。点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向。C例题精选例题精选例例2 2、如图，在真空中有两个点电荷、如图，在真空中有两个点电荷Q Q1 1=+3.0=+3.01010-8-8C C和和Q Q2 2=-3.0=-3.01010-8-8C C，它们相距，它们相距0.1m0.1m。
35、求电场中。求电场中A A点的场强。点的场强。A A点与两个点电荷的距离点与两个点电荷的距离r r相等，相等，r=0.1mr=0.1m。Q2AQ1=2E=2E1 1cos60cos60r r2 22kQ2kQ1 1cos60cos60=代入数值得：代入数值得：E=2.7E=2.710104 4 N/CN/C合场强合场强E E的大小为的大小为 E=EE=E1 1cos60cos60+E+E2 2cos60cos60解：点电荷解：点电荷Q Q1 1和和Q Q2 2的电场在的电场在A A点的场点的场强分别为强分别为E E1 1和和E E2 2，它们大小相等，方向如图中所示。合它们大小相等，方向如图中所
36、示。合场强场强E E在在E E1 1和和E E2 2的夹角的平分线上，的夹角的平分线上，此平分线跟此平分线跟Q Q1 1和和Q Q2 2的连线平行。的连线平行。E1E2E例题精讲例题精讲1.电场电场 (1)产生：带电体在其周围空间产生电场产生：带电体在其周围空间产生电场 (2)性质：电场对处在场中的电荷性质：电场对处在场中的电荷有电场力有电场力的作用。的作用。2电场强度：电场强度：(1)定义定义:大小：大小：方向：与正电荷在该点受电场力方向相同方向：与正电荷在该点受电场力方向相同 (2)物理意义：表示电场的强弱。物理意义：表示电场的强弱。(3)注意点：电场中某一点的场强与检验电荷无关。注意点：
37、电场中某一点的场强与检验电荷无关。(4)真空中点电荷的场强公式真空中点电荷的场强公式 3场强的叠加：矢量求和场强的叠加：矢量求和 4.电场线：假想的曲线电场线：假想的曲线 5.匀强电场：电场强度大小相等、方向相同匀强电场：电场强度大小相等、方向相同2rQkE 课堂小结课堂小结E=qF作业：作业：P14问题与练习问题与练习 1.2.第四节第四节 电势能和电势电势能和电势第一章第一章 静电场静电场试探电荷静止的放入电场中试探电荷静止的放入电场中,将如何运动将如何运动?E 电荷做加速运动电荷做加速运动,一段时间后获一段时间后获得一定的速度得一定的速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加.+F讨论：
38、什么能转换为动能的呢讨论：什么能转换为动能的呢?将试探正电荷将试探正电荷q在电场强在电场强度为度为E的匀强电场中沿几条不的匀强电场中沿几条不同路径从同路径从A点移动到点移动到B点点,静电静电力对电荷做功分别为多少力对电荷做功分别为多少?甲甲EMW=F cos|AB|=q E|AM|AB|=q E|AM|A AB B沿沿 直直 线线ABqF甲甲EA AB B沿沿 折折 线线AMBMABA MW1=qE|AM|W2=0M B所以：全过程做功所以：全过程做功 W=W1+W2=q E|AM|qFqFENAB乙乙沿曲线沿曲线ANB呢呢?F用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近用无数组跟静电力垂直和平行的
39、折线来逼近ANBANBMW=q E|AM|由以上的推导我们发现了什么由以上的推导我们发现了什么?E乙乙 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力做静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但与电荷经过的路径无关但与电荷经过的路径无关.推广推广:非匀强电场也适用非匀强电场也适用.一一.静电力做功的特点静电力做功的特点 我们学过了什么物理我们学过了什么物理量做功与路径无关量做功与路径无关,只与只与初末位置有关初末位置有关?地球地球负电负电荷荷m+q重力场与电场的类比重力场与电场的类比 重力场重力场 电场电场mgqE场方向场方向场方向场方向地球附近的重
40、力场跟电荷的电场相似地球附近的重力场跟电荷的电场相似正电正电荷荷-qqE场方向场方向重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系WG =EP1 -EP2 =-EP1.重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少.2.重力做负功重力做负功,即物体克服重力做功即物体克服重力做功,重力势能增加重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减少量重力做的功等于重力势能的减少量.正电荷从正电荷从A点移到点移到B点时点时,静电力做正功静电力做正功,电荷电荷的电势能减少的电势能减少.正电荷从正电荷从B点移到点移到A点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电即电荷克服静电力做功荷克服静电力做功,电荷电荷的电势能增
41、加的电势能增加.ABE+vABE+v电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系二二.电势能电势能电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA EPB=EP 例例1.如图如图,在场强在场强 的匀强电场的匀强电场中中,点电荷点电荷q=+1C从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?CNE310EW=E q L=J310JWEp310即电势能减少即电势能减少J310q qFAB 要想确定电荷要想
42、确定电荷q在在B点的电势能点的电势能,该怎么办该怎么办?(提示提示:类似于重力势能的确定类似于重力势能的确定 )类似重力势能类似重力势能,首先要确定零电势能处首先要确定零电势能处.设设A点的电势能点的电势能0PAEPBPAABEEWJWEABPB310点评点评:1.1.确定电势能确定电势能,首先要确定零电势能处首先要确定零电势能处.2.2.电势能为负表示电荷在该处的电势能电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处小于零电势能处.二二.电势能电势能电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的
43、功等于电势能的减少量WAB=EPA-EPB3.电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于静电力把它等于静电力把它 从该点移动到零势能位置时电场力所做的功从该点移动到零势能位置时电场力所做的功.(通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的的电势能规定为零电势能规定为零)什么是什么是比值定比值定义法义法?之前学过的什之前学过的什么物理量是通过它么物理量是通过它定义的定义的?取取O点的电势能为零点的电势能为零,则则:EPA=q E L COSELCOSqEPA讨论电势能与电荷的比值讨论电势能与电荷的比值?ALOE+电荷在电场中某一点的电势能与电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量
44、的比值它的电荷量的比值2.公式公式:qEP3.单位单位:伏特伏特 符号为符号为V1 V=1 J/C三三.电势电势1.定义定义:1.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势电势将怎样变化将怎样变化?2.如何确定电场中某点的电如何确定电场中某点的电势势?(提示提示:类比于电势能的确定类比于电势能的确定.).)3.电势为负数时电势为负数时,负号表示方负号表示方向吗向吗?1.电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似与电势能的情况相似,应先确定电场应先确定电场中某点的电势为零中某点的电势为零.(通常取离场源电通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零荷无限远处或大地的电势为零.)3
45、.电势是标量电势是标量,只有大小只有大小,没有方向没有方向.(负电负电势表示该处的电势比零电势处电势低势表示该处的电势比零电势处电势低.)例例2.将一电量为将一电量为 的点电的点电荷从电场外一点荷从电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电电场力做场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.cq6102J5104解解:设场外一点设场外一点P的电势为的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW 点评点评:电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负且电势可以为负.思考思考 在上面关于电势能和电势的讨在上
46、面关于电势能和电势的讨论及插图中论及插图中,我们一直把试探电荷我们一直把试探电荷q当作正电荷处理当作正电荷处理.请把请把q当做负电荷当做负电荷,重复以上讨论重复以上讨论.其结果与上面的结果其结果与上面的结果是否一致是否一致?前面我们曾经用电场线描绘了电场的力的性质的分布图，那么从能量的角度描绘出来的电场分布图又是怎样的呢？（正像地理上描绘的地形图与矿产资源分布图不一样，电场的力的分布图与能的分布图肯定也是不一样的。）用什么办法可以描绘出电场的能的分布图呢？我们知道，电场中每个点的电势一般是不相同的，但仍然有许多点的电势是相同的。例如点电荷形成的电场中，离场源距离相等的各点电势都是相同的（A=B
47、），若把这些点连起来，则构成一个曲面，我们把这个面叫做“等势面”。QCBA 在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。四、等势面：四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。电场中电势相同的各点构成的面。（1 1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；（2 2）等势面与电场线处处垂直；）等势面与电场线处处垂直；（3 3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等 势面的法线表示了电场的方向，电场线的方势面的法线表示了电场的方向，电场线的方 向是由高等势面指向低等势面。向是由高
48、等势面指向低等势面。（4 4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均 匀的平面；匀的平面；几种常见电场的等势面分布图谱：几种常见电场的等势面分布图谱：离导体表面越近，离导体表面越近，等势面的形状与导体等势面的形状与导体表面越相似。表面越相似。1.1.处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处相等，整个导体是一个等势体。处相等，整个导体是一个等势体。AB若若 A AB B，则，则E EP PA AEEP PB B，WWABAB0,0,电荷受力不平衡。电荷受力不平衡。2 2、等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电、等势面与电场
49、线一样是人们为了形象描绘电场而引入的假想曲线；他们从两个不同的角度场而引入的假想曲线；他们从两个不同的角度描述了电场的分布情况，两者互相垂直。描述了电场的分布情况，两者互相垂直。因为处于静电平衡状态的导体内部场强因为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电处处为零，在导体的任意两点间移动电荷电场力都不做功，表明导体内各点荷电场力都不做功，表明导体内各点（包括表面）的电势都相等，所以整个（包括表面）的电势都相等，所以整个导体是等势体，导体表面是等势面导体是等势体，导体表面是等势面 推论：地球是处于静电平衡状态的大导体推论：地球是处于静电平衡状态的大导体（1 1）跟地球相连
50、的导体是等势体）跟地球相连的导体是等势体（2 2）实际中常取地球或与地球相连的导体的电）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考，认为它们的电势为零势作参考，认为它们的电势为零例例3 3、关于等势面正确的说法是（、关于等势面正确的说法是（）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功；所以不做功；B B等势面上各点的场强相等；等势面上各点的场强相等；C C等势面一定跟电场线垂直；等势面一定跟电场线垂直；D D两不同等势面在空间不能相交。两不同等势面在空间不能相交。CD 第五节第五节 电势差电势差第一章第一章 静电场静电场 从上节所学的知识我们知道
