《電場力的性質(zhì)》PPT課件.ppt

考點(diǎn)1 電荷守恒定律及庫侖定律,電場力的性質(zhì),1.庫侖定律的適用條件是：真空中 靜止的點(diǎn)電荷。 2.對于兩帶電球體間庫侖力的求解，需注意F=kq1q2/r2中r的含義： (1)若兩帶電球體可看做點(diǎn)電荷，則r為兩球心間的距離。 (2)若兩球體不能看成點(diǎn)電荷，則 帶異種電荷時(shí)，r小于兩球心間的距離。 帶同種電荷時(shí)，r大于兩球心間的距離。 3.有人認(rèn)為，由F=kq1q2/r2知，當(dāng)r0時(shí)，F(xiàn)，單從數(shù)學(xué)角度看出發(fā)，確實(shí)如此，但從物理角度，該結(jié)論是錯(cuò)誤的。因?yàn)楫?dāng)r0時(shí)，帶電體不能視為點(diǎn)電荷，庫侖定律公式F=kq1q2/r2已不再適用。,【例1】兩個(gè)分別帶有電荷量-Q和+3Q的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相 距為r的兩處，它們間庫侖力的大小為F。兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?r/2，則兩球間庫侖力的大小為( ) A.(1/12)F B.(3/4)F C.(4/3)F D.12F,庫侖定律的應(yīng)用,C,兩個(gè)完全相同的小球接觸后，電荷要重新分布，其所帶電荷量要平分，設(shè)分別帶Q1、Q2的正電荷，二者接觸后每個(gè)小球帶電荷量為(Q1+Q2)/2；如果帶Q1、Q2的異種電荷，接觸后每個(gè)小球帶電荷量為|(|Q1|-|Q2|) /2|，電性與電荷量大的小球相同。,【解析】本題考查電荷守恒定律和庫侖定律的基本應(yīng)用，熟練掌握兩個(gè)定律和電荷分配的特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵。據(jù)庫侖定律知，F(xiàn)=kQ3Q/r2=3kQ2/r2，兩小球接觸后電荷量先中和再平分，使得兩小球帶電荷量均為Q，此時(shí)的庫侖力F=kQ2/(r/2)2=4kQ2/r2=(4/3)F。,典例一,【例2】如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置3個(gè)電 荷量均為q (q>0)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù) 均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接。當(dāng)3個(gè)小球處在靜止?fàn)?態(tài)時(shí)，每根彈簧長度為l。已知靜電力常量為k，若 不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為( ) A.l+5kq2/(2k0l2) B.l-kq2/(k0l2) C.l-5kq2/(4k0l2) D.l-5kq2/(2k0l2),庫侖力作用下平衡,C,解決帶電體在電場中的平衡問題的方法與解決力學(xué)中平衡問題的方法是一樣的，都是依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件求解，所不同的只是在受力分析列平衡方程時(shí)，一定要注意考慮電場力。,【解析】本題考查庫侖定律，物體的平衡、胡克定律，正確理解并會應(yīng)用定律解題是解決問題的前提，考查學(xué)生的理解能力和分析綜合能力。 以左邊小球?yàn)檠芯繉ο?，它受另外兩個(gè)帶電小球的庫侖斥力和彈簧彈力作用而平衡，有F=k0x=kq2/l2+kq2/(2l)2=5kq2/(4l2),x=5kq2/(4k0l2)，故彈簧原長 l0=l-x=l-5kq2/(4k0l2)。,典例二,如圖所示，q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷，已知q1與q2之間的距離為l1，q2與q3之間的距離為l2，且每個(gè)電荷都處于平衡狀態(tài)。 (1)若q2為正電荷，則q1為_電荷， q3為_電荷; (2)q1、q2、q3三者電荷量大小之比 是_:_:_。,負(fù),負(fù),1,考點(diǎn)2 電場強(qiáng)度,1.電場強(qiáng)度與電場力的區(qū)別和聯(lián)系,2.疊加原理：多個(gè)點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場強(qiáng)度的疊加，電場強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則。,3.場強(qiáng)三個(gè)表達(dá)式的比較,使用以上三個(gè)公式時(shí)一定要注意它們的適用條件。,幾種常見的電荷 (1)點(diǎn)電荷：形狀和大小對研究問題的影響可忽略不計(jì) 的帶電體稱為點(diǎn)電荷 (2)場源電荷：電場是由電荷產(chǎn)生的，我們把產(chǎn)生電場的電荷叫做場源電荷 (3)試探電荷(檢驗(yàn)電荷)：研究電場的基本方法之一是放入一帶電荷量很小的點(diǎn)電荷，考查其受力情況及能量情況，這樣的電荷稱為試探電荷或檢驗(yàn)電荷,【例3】如圖所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q， 半徑為R，圓心為O，P為垂直于圓環(huán)平面中心 軸上的一點(diǎn)，OP=L，試求P點(diǎn)的場強(qiáng)大小。,電場的疊加,本題考查點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式和場強(qiáng)疊加原理的應(yīng)用。本題巧妙地運(yùn)用了對稱性的特點(diǎn)，將相互對稱的各小段帶電圓環(huán)產(chǎn)生的場強(qiáng)的豎直分量抵消。,【解析】將圓環(huán)分成n小段后，每一小段所帶電荷量為q=Q/n，由點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式可求得每一小段在P處的場強(qiáng)為 。 由對稱性可知，各小段帶電圓環(huán)在P處垂直于中心軸方向的分量Ey相互抵消，沿中心軸方向分量Ex之和即為帶電圓環(huán)在P處的場強(qiáng)EP。 。,典例三,ab是長為l的均勻帶電細(xì)桿，P1、P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn)，位置如圖所示。ab上電荷產(chǎn)生的靜電場在P1處的場強(qiáng)大小為E1，在P2處的場強(qiáng)大小為E2。則以下說法正確的是( ) A.兩處的電場方向相同，E1E2 B.兩處的電場方向相反，E1E2 C.兩處的電場方向相同，E1E2 D.兩處的電場方向相反，E1E2,D,1.電場線的性質(zhì) (1)起點(diǎn)和終點(diǎn)：電場線起始于正電荷(或無窮遠(yuǎn)處)，終止于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn)處)，即電場線不是閉合曲線。 (2)切線方向：電場線上每一點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致。 (3)疏密程度：電場線的疏密程度反映了場強(qiáng)的大小即電場的強(qiáng)弱。電場線密集的地方場強(qiáng)大、電場強(qiáng)；電場線稀疏的地方場強(qiáng)小、電場弱。 (4)不中斷、不相交：在沒有電荷的空間，電場線不能中斷，兩條電場線不能相交。 (5)與等勢面的關(guān)系：在靜電場中，電場線和等勢面垂直，且由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。 (6)與電勢的關(guān)系：在靜電場中，順著電場線的方向電勢越來越低，但要注意：順著電場線的方向場強(qiáng)不一定越來越小。,考點(diǎn)3 電場線,點(diǎn)電荷的電場線分布：正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠(yuǎn)，負(fù)電荷的電場線從無窮遠(yuǎn)處發(fā)出，終止于負(fù)電荷,2.幾種常見電場的電場線分布,兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場線分布：電場線從正電荷(或者從無限遠(yuǎn))出發(fā)到負(fù)電荷終止(或者延伸到無限遠(yuǎn)),點(diǎn)電荷與帶電平板的電場線分布,平行板電容器間的電場線分布,典例四,電場線的應(yīng)用,【例4】如圖所示，一電子在外力作用下沿等量異種電荷 的中垂線由AOB勻速運(yùn)動(dòng)，電子重力不計(jì)，則電子所 受的外力的大小和方向變化情況是( ) A.先變大后變小，方向水平向左 B.先變大后變小，方向水平向右 C.先變小后變大，方向水平向左 D.先變小后變大，方向水平向右,【解析】等量異種電荷電場線的分布如圖 所示，由圖(a)中電場線的分布可以看出，從A到O， 電場線由疏到密；從O到B，電場線由密到疏，所以 從AOB，電場強(qiáng)度由小變大，再由大變小。而 電場強(qiáng)度的方向沿電場線切線方向，為水平向右， 如圖(b)所示。因電子處于平衡狀態(tài)，其所受合力必 為零，故外力應(yīng)與電子所受的電場力大小相等、方向相反。電子受的電場力與場強(qiáng)方向相反，即水平向左，電子從AOB的過程中，電場力由小變大，再由大變小，所以外力方向應(yīng)水平向右，其大小應(yīng)先變大后變小。,B,根據(jù)電場的疊加原理掌握等量異種電荷(或同種電荷)場強(qiáng)的分布規(guī)律是處理此類問題的關(guān)鍵所在。,法拉第首先提出用電場線形象生 動(dòng)地描繪電場。圖為點(diǎn)電荷a、b 所形成電場線分布圖，以下幾種 說法正確的是( ) A.a、b為異種電荷，a帶的電荷量大于b帶的電荷量 B.a、b為異種電荷，a帶的電荷量小于b帶的電荷量 C.a、b為同種電荷，a帶的電荷量大于b帶的電荷量 D.a、b為同種電荷，a帶的電荷量小于b帶的電荷量,4,B,3、等量同種和異種點(diǎn)電荷的電場 兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的電場分布及特點(diǎn)的比較,