1静电场教学案讲义

静电场静电场 一、静电现象与产生 1.1.静电产生静电产生 （1）使物体带电的三种方式微观解释 ①摩擦起电：通过两种不同的物体相互摩擦是物体带电 ②接触带电：通过与带电导体接触时物体带电方式 得失电子 电荷转移 ③感应起电：通过静电感应使物体带电的方式电荷间相互作用 （2）带电体的电性 ①丝绸摩擦过的玻璃棒带正电 ②毛皮摩擦过的橡胶棒带负电 （3）三种起电方式比较 产生 摩擦起电 两种不同的绝缘体相互摩 擦 现象两物体带等量异种电荷导体两端带异种电荷且电 性与原带电体“近异远同” 原因 2.2.电荷守恒定律电荷守恒定律 ①内容：电荷既不能创造也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分， 在转移过程中电荷总量保持不变。 ②理解： 感应起电 不带电导体靠近带电体 接触带电 导体与带电体接触 导体与带电体带相同电性 得失电子电荷间相互作用电荷转移 a.电荷守恒定律是自然界最基本的定律之一 b.两物体之间或物体各部分之间转移的是电子 c.起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程，电荷发生转移或分离后由于剩余的正负电荷的代数和 不为零，从而对外显电性，那种电荷量多，显哪种电性 d.电荷中和，实质是等量的正电荷和负电荷代数和为零从而不显电性，而不是电荷消失 3.3.几个小球电量分配问题几个小球电量分配问题 ①两个完全相同的带电金属球接触后再分开，电荷量QA’’=QB’= 带入进行代数运算 ②三个完全相同的带电金属球接触后在分开，先用公式计算两个，结果再和第三个小球用公式计算 二、静电力、库仑定律 1.1.静电力与点电荷模型静电力与点电荷模型 （1）静电力：静止的带电体之间的相互作用 （2）点电荷：把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷 ①理解 a.点电荷是物理模型，只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型，类比质点 b.把带电体看成点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身大小大得多； c.点电荷只具有相对意义，一个物体能否看成是点电荷要看其具体问题，不能凭带电体自身的大小和形状 2.2.库仑定律库仑定律 QAQB 2 ，代入电荷量数值时将电性符号一起 （1）内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 的乘积成正比，跟他们的距离r 的 平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。 （2）表达式：F=k q 1q2 r2 （3）使用条件①真空中②点电荷 （4）解释：K 为静电力常量 k=9.0× 109N·m2/C2 由于只计算静电力大小所以q 取正值 方向根据同性相吸异性相斥的原理判断 （5）静电力的叠加原理：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷受到的库仑力的大小，都等于其他点电荷分 别单独存在时对该点电荷作用力的矢量和 例如：下面有三个完全相同的金属球ABC，A 球带+q 的电量，B 球带-q 的电量，C 球带+q 的电量，如图所示分 布在一个等边三角形的三个顶点上，求C 求受到的静电力 F1 为 AC 之间的静电力，F2 为 BC 之间的静电力，根据静电力叠加 原理，金属球 C 受到的力就是 F1 和 F2 的矢量和，做矢量平行四边 形得到 C 受到的合力 F A （6）几个带电小球求静电力的问题 根据静电力叠加原理进行计算，如上例题所示，具体步骤为： ①确定研究对象②受力分析③分别列受到的静电力公式④矢量和相加 F1 CF F2 B （7）三 个点 电荷 相互作 用下 平衡时 的规 律： “三点 共线， 两同 夹一异 ，两 大夹一 小， 近小远 大” 满足 q 1q3 q 1q2 q 2q3 3.3.静电力与万有引力的比较静电力与万有引力的比较 三、电场及其描述 1.1.电场电场 （1）电场：电荷周围存在场，电荷的相互作用不可能超越距离，是通过场传递的，这种场称为电场，电场是一种 客观存在，是物质存在的一种形式。 （2）电场力：电场对处于其中的电荷有力的作用，这种力成为电场力，静电力属于电场力 2.2.电场强度电场强度 （1）试探电荷：电场最明显的特征就是对处在其中的电荷有力的作用，检验电场是否存在和强弱分布的电荷称为 试探电荷 （2）定义：把放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量 q 的比值用电场强度 E 来表示 适用对象 方向 相同点 静电力 带电体之间的相互作用力 引力或者斥力 万有引力 两个物体之间相互作用力 引力 两力都与距离的平方成反比，两力都与作用物的乘积成 正比，两种力的方向都在两物体的连线上 （3）定义式：E  F q （4）单位：在国际单位中为牛/库，符号：N/C,该单位是由力的单位和电荷量的单位共同决定的 （5）大小：电场强度的大小不是由力和电荷量决定的，是由场源电荷的电荷量和距离决定的，与试探电荷电性和 电量没有关系 （6）矢量性：电场强度是矢量，电场中某点电荷的电场强度的方向跟正电荷在该点受到的电场力方向相同 （7）物理意义：从力的角度描述电场的性质，反映了电场的强弱 3.3.点电荷的电场和匀强电场点电荷的电场和匀强电场 （1）点电荷的电场：点电荷产生的电场的电场强度表达式为：E  k 的电荷的电荷量，同时也可以说是场源电荷的电荷量 （2）匀强电场：物理学上把大小和方向都处处相同的电场叫做匀强电场，电场强度大小处处相等，方向相同 4.4.电场线电场线 （1）电场线： 在电场中画一些曲线， 曲线上任意一点的电场强度方向就是该点的切线方向， 这样的曲线叫电场线， 用电场线的疏密来大致表示电场强度的大小 （2）电场线模型：电场线是为了形象的描述电场而假想的线，电场中实际并不存在这些线 （3）典型电场的电场线分布 Q ，Q 为点电荷的电荷量，也就是产生电场 r2 点电荷 等 量 异 种 等量同种电荷 ①点电荷： 匀强电场 a.电场线为直线，正点电荷电场线从正点电荷出发延伸到无穷远处， 负点电荷电场线从无穷远处出发延伸到负点电 荷 b.点电荷的电场中没有电场强度相等的点，越靠近点电荷电场强度越大 ②等量异种电荷： 等量异种电荷的电场线是由两个等电荷量的带不同电性的点电荷的电场合成的所以电场线为曲线 a.两点电荷的电场强度方向由正电荷指向负电荷，沿电场线放箱先变大后变小，中点处的电场强度最小 b.两点电荷连线的中垂面上，电场强度的方向相同，且总与中垂面垂直指向负电荷，从中点处到无穷远处电场强度 不断减小，在这条连线上中点处电场强度最大 ③等量同种电荷（正） ：等量异种电荷的电场线是由两个等电荷量的带相同电性的点电荷的电场合成的所以电场线 为曲线 a.两点电荷连线中点处的电场强度为零，向两侧逐渐增大，方向指向终点 b.两点电荷中点处中垂面，从中点到无限远处电场线先变密后变疏，即电场强度先变大后变小 ④均强电场：有两个平行金属板组成，一个极板带正电，一个极板带负电组成的电场强度方向大小相同的电场 a.电场中各点的电场强度大小方向都相同，其电场线是间隔相等的平行线 （4）电场线总是起自正电荷（或无穷远处） ，止于负电荷（或无穷远处） ，不会在没有电荷的地方起始或终止。 （5）电场线特点： ①电场线是不存在的，一种理想化的物理模型 ②电场线能描述电场的强弱和方向， 疏密可以大致描述电场强度的大小，