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文档介绍

文档介绍:静电场
【知识要点】
(一)库仑定律,电荷守恒定律
(二)电场、电场强度、电场线
(三)电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面
(四) 电场对带电质点(粒子)的作用
(五) 电容器和电容
(一)库仑定律,电荷守恒定律
1场中某点的电势大小及正负跟该点有无检验电荷无关,但与选取电场中电势能为零的点(零电势点)有关。
正电荷在电势高的位置电势能大,负电荷在电势高的位置电势能小
(电压)
AB两点间的电势差UAB在数值上等于将检验电荷从A点移至B点电场力所作的功WAB与检验电荷电量q的比值
电功
电势能
电势差
电势
:等势面是电场中电势相等的点构成的面。
电荷沿等势面移动,电势能不变化,电场力不做功。等势面一定和电场线垂直,电场线的方向是电势降低的方向。电场线本身不能相交,等势面本身也不能相交。
点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一族球面;
匀强电场的等势面是与电场线垂直的一族平行平面。
说明:电势与电场强度在数值上没有必然对应的关系。
例如,电势为零的地方电场强度可以不为零(电势为零的地方可任意选取);
电场强度为零的地方电势可以不为零(如两个带同种等电量的点电荷,其连线的中点处电场强度为零,电势却不为零)。
电场强度恒定的区域电势有高低不同(如匀强电场);
等势面上的各点,电场强度可以不相同(如点电荷形成的电场的等势面上,各点场强不同)。

(1).比较场强的大小,看电场线的疏密或等势面的疏密。
(2).比较电势的高低,看电场线的方向。电场线的方向是电势降低的方向。
(3).比较同一检验电荷在电场中两点所具有的电势能的多少,看电场力的方向。电场力作正功,检验电荷的电势能减少。
(四)电场对带电质点(粒子)的作用
,应用合力为零的条件求解。
例:
,多应用动能定理、能量守恒定律求解。
,如带电粒子穿过匀强电场时的偏转问题,多应用牛顿第二定律及运动合成知识求解。
(1).加速度
(2).侧向速度
(3).偏向角
(4).侧向位移
(5 ).侧向位移与偏向角
(6).增加的动能
已知:
求:
初速度
v0
初动能
Ek0
初动量
p0
加速电压
U0
vy
tgα
y
ΔEk
(五)电容器和电容
。它用电容器所带的电量跟电容器两板间的电势差的比值来定义,即

平行板电容器的电容,跟介电常数成正比,跟正对面积成正比,跟极板间的距离成反比,即

(1)电容器串联时有
(2)电容器并联时有

(1)电势差恒定
(2)带电量恒定
【典型例题】
例1、如图所示,在半径为R的大球中,挖去半径为R/2的小球,小球与大球内切。大球余下的部分均匀带电,总电量为Q。试求距大球球心O点半径为r处(r>R)P点的场强。已知OP连线经过小球球心O′。
分析:设想被挖去的球又重新被补回原处,且电荷的体密度与大球余下部分相同。设小球所带的电量为Q′,那么完整大球所带的电量为Q"=Q+Q′。若大球余下部分的的电荷Q的电场中P点处场强为E,小球的电荷Q′的电场中P点处的场强为E′,那么完整大球所带电荷的电场中P点处的场强E"=E+E′。虽然E无法直接计算,但由于均匀带电球体外的电场可以等效于一个位于球心处且带有相同电量的点电荷的电场,所以E′、E"是可以计算的,进而可间接地求出E。
解答:设电荷的体密度为ρ
完整大球的电量为
由以上两式解得
小球所带的电量为
完整大球球所带电荷Q"的电场在P点处的场强为
小球所带电荷Q′的电场在P点的场强为
大球余下部分所带电荷Q的电场在P点处的场强为
若Q为正电荷,场强方向与OP同向,若Q为负电荷,场强方向与OP反向。
例2、如图所示,A、B、C为一等边三角形的三个顶点,三角形
分析:根据电势差与电功的关系式,通过计算可判断B、C两点处在同一等势面上。又据电势降低的方向是电场线的方向,可判断电场线的方向,最后据在匀强电场中场强与电势差的关系,通过计算得出电场强度的大小。
B点与C点处在同一等势面上,又因为电场线方向是电场降低的方向,所以电场线方向必定是A点指向BC连线的中点与BC垂直,如图所示。
(2)A点到等势面的距离为d,那么
根据匀强电场中,场强与电势差