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1、静电场物物质质的的电结电结构，构，电电荷守恒荷守恒静静电现电现象的解象的解释释 点点电电荷荷 库仑库仑定律定律 静静电场电场 电场电场强强度，点度，点电电荷的荷的场场强强 电场线电场线 电势电势能，能，电势电势 电势电势差差 匀匀强强电场电场中中电势电势差与差与电场电场强强度的关系度的关系 带电带电粒子在匀粒子在匀强强电场电场中的运中的运动动 示波管示波管 常常见电见电容器容器 电电容器的容器的电压电压、电电荷量和荷量和电电容的关系容的关系 第一讲电场力的性质第一讲电场力的性质一、一、电电荷及荷及电电荷守恒定律荷守恒定律1电电荷荷(1)元元电电荷荷：e1.61019 C，所所有有带带电电体体的
2、的电电荷荷量量都都是是元元电电荷荷的的 倍倍，其其中中质质子子、正正电电子子的的电电荷荷量量与与元元电电荷荷相相同同电电子子带带的的电电荷荷量量q.(2)点点电电荷：有一定的荷：有一定的电电荷量，忽略荷量，忽略的的理理想想化化模模型型整数整数1.61019 C形状和大小形状和大小2电电荷守恒定律荷守恒定律(1)内内容容：电电荷荷既既不不会会创创生生，也也不不会会消消灭灭，它它只只能能从从一一个个物物体体，或者从物体的一部分，或者从物体的一部分 ；在在转转移的移的过过程中，程中，电电荷的荷的总总量量(2)起起电电方式：方式：、感、感应应起起电电(3)带电实质带电实质：物体：物体带电带电的的实质实
3、质是是当当完完全全相相同同的的带带电电金金属属球球相相接接触触时时，同同种种电电荷荷电电荷荷量量平平均均分分配配，异异种电荷先中和后平分种电荷先中和后平分转移到另一个物体转移到另一个物体转移到另一部分转移到另一部分保持不变保持不变摩擦起电摩擦起电接触起电接触起电得失电子得失电子二、二、库仑库仑定律定律1内容：内容：中中两两个个静静止止点点电电荷荷之之间间的的相相互互作作用用力力与与它它们们的的 成正比，与它成正比，与它们们的的成成反反比作用力的方向在比作用力的方向在2表达式：表达式：，式中，式中k Nm2/C2，叫叫静静电电力常量力常量3适用条件：适用条件：.电荷量的乘积电荷量的乘积真空真空距
4、离的平方距离的平方它们的连线上它们的连线上9.0109真空真空点电荷点电荷注注意：意：对于两个带电金属球间的相互作用力的对于两个带电金属球间的相互作用力的计算计算，要考虑金属表面电荷的要考虑金属表面电荷的重新重新分布，只有均匀带电球体分布，只有均匀带电球体才可才可视视为电荷集中于球心的点电荷为电荷集中于球心的点电荷若两球带同种电荷时，实际距离比若两球带同种电荷时，实际距离比两球心距离大，如图两球心距离大，如图(a)所示，所示，若若两两球球带带异异种种电电荷荷时时，实实际际距距离离比比两球心距离小，如图两球心距离小，如图(b)所示所示两个分别带有电荷量两个分别带有电荷量-Q和和+3Q的相同金属小
5、球的相同金属小球(均可均可视视为点电荷为点电荷)，固固定在相距为定在相距为r的两处，它们间库仑力的大的两处，它们间库仑力的大小为小为F。两小球相互接触后将其两小球相互接触后将其固固定距离变为定距离变为r/2，则，则两球间库仑力的大小为两球间库仑力的大小为()A.(1/12)F B.(3/4)FC.(4/3)F D.12FC例例与练与练两个相同的金属小球两个相同的金属小球(可可视视为点电荷为点电荷)所带电量之比为所带电量之比为 1 7，在真空中相距为，在真空中相距为 r，把把它们接触后它们接触后再再放放回原回原处，处，则它们间的静电力可能为则它们间的静电力可能为原原来的来的()A4/7 B3/7
6、 C9/7 D16/7CD（一）、电场：电荷周围客观存在的一种特殊物质电场的基本性质：对放入其中的电荷有力的作用电荷在电场中具有电势能电荷间的相互作用是通过电场来实现的电荷电场电荷（二）、电场强度（描述电场的力的性质的物理量）1、定义放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。表达式：（普适公式）矢量：方向为正电荷在电场中受到的电场力方向表达式中q为试探电荷可正可负三、电场、电场强度三、电场、电场强度点电荷电场的场强：场源电荷匀强电场的场强：电场中两点沿电场线方向或两等势面间距注注意：意：在在 中中q为试探电荷，为试探电荷，E由电场本身决定由电场本身决
7、定与与q无关无关，在，在 中中Q为场源电荷，为场源电荷，Q的大小及的大小及电性决定电场的性质，电性决定电场的性质，E与与Q有关有关2、电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点、电场的叠加：空间同时存在几个电场时，空间某点的场强等于各电场在该点的场强的的场强等于各电场在该点的场强的矢量和矢量和，电场强度，电场强度的叠加的叠加遵循遵循平行四边形定则平行四边形定则一、三个一、三个电场电场强强度公式的比度公式的比较较表达式表达式比比较较 公式意公式意义义电场电场强强度定度定义义式式真空中点真空中点电电荷决定式荷决定式匀匀强强电场电场中中E与与U关系式关系式适用条件适用条件一切一切电场电场真空；真空
8、；点点电电荷荷匀匀强强电场电场决定因素决定因素由由电场电场本身决定，本身决定，与与q无关无关由由场场源源电电荷荷Q和和场场源源电电荷到荷到该该点的距点的距离离r共同决定共同决定由由电场电场本身决定本身决定相同点相同点矢量：矢量：单单位：位：1 N/C1 V/m3电场线电场线(1)定定义义：电电场场中中画画出出的的一一些些曲曲线线，这这些些曲曲线线上上的的每每一一点点的的切切线线方方向都跟向都跟该该点的点的场场强强方向一致，方向一致，这这些曲些曲线线叫做叫做电场线电场线(2)电场线电场线的特点的特点电场线电场线从从 或无限或无限远处远处出出发发，终终止于止于 或或无无限限远处远处电场线电场线在在
9、电场电场中不相交中不相交在同一在同一电场电场里，里，电场线电场线 的地方的地方场场强强越大越大的的电场线电场线是均匀分布的平行直是均匀分布的平行直线线电场线电场线不是不是实际实际存在的存在的线线，而是，而是为为了形象地描述了形象地描述电场电场 正电荷正电荷负电荷负电荷越密越密匀强电场匀强电场假想的线假想的线6电场线上各点的切线方向与该点场强方向相同.7电场线的疏密能大致表示电场中各处场强的大小.8不相交，不闭合；不存在相互平行同方向但疏密不同的电场线.几种常见的电场中电场线的分布和各点场强等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 匀强电场 二、常二、常见电场见电场的的电场线电场线的的对对比比
10、比较比较等量异种点电荷等量异种点电荷等量同种等量同种(正正)点电荷点电荷电场线分布图电场线分布图如图如图(1)如图如图(2)连线中点连线中点O处的场强处的场强最小，指向负电荷最小，指向负电荷为零为零连线上的连线上的场强大小场强大小沿连线先变小沿连线先变小再再变大变大沿连线先变小沿连线先变小再再变大变大由由O点沿中垂线点沿中垂线向向外外场强的大小场强的大小O点最大，向点最大，向外外逐渐逐渐减小减小O点最小，向点最小，向外外先变大后变先变大后变小小关于关于O点的对称点的对称点点A与与A、B与与B的场的场强特点强特点等大同向等大同向等大反向等大反向(3)、等量异种电荷和等量同种电荷电场强度分布规律、
11、等量异种电荷和等量同种电荷电场强度分布规律(1)(2)三、理解与巩固1、场强的定义例如图所示的是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系.下列说法正确的是()A.a、b、c、d四点的场强大小关系是EdEbEaEcB.这四点的场强大小关系是EbEaEcEdC.该电场是匀强电场D.无法比较E值大小qFaobcd2(2009上海卷上海卷)两两带电带电荷量分荷量分别为别为q和和q的点的点电电荷放在荷放在x轴轴上，相上，相距距为为L，能正确反映两，能正确反映两电电荷荷连线连线上上场场强强大小大小E与与x关系的是关系的是图图()解析：解析：根据
12、两等量异种点电荷周围的电场线根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大，点电荷的连线上的场强先减小后增大，A正确正确答案：答案：A3.(2010广广东东卷卷)右右图图是是某某一一点点电电荷荷的的电电场场线线分分布布图图，下下列列表表述述正正确确的是的是()Aa点的点的电势电势高于高于b点的点的电势电势B该该点点电电荷荷带负电带负电Ca点和点和b点点电场电场强强度的方向相同度的方向相同Da点的
13、点的电场电场强强度大于度大于b点的点的电场电场强强度度解解析析：沿沿电电场场线线方方向向电电势势降降低低，故故A选选项项错错误误；由由图图中中电电场场线线分分布布知知，此此场场为为一一负负点点电电荷荷的的电电场场线线分分布布图图，B项项正正确确；电电场场线线密密集集处处场场强大，强大，C项错、项错、D项正确项正确答案：答案：BD 三三个个电电荷荷量量均均为为Q(正正电电)的的小小球球A、B、C质质量量均均为为m，放放在在水水平平光光滑滑绝绝缘缘的的桌桌面面上上，分分别别位位于于等等边边三三角角形形的的三三个个顶顶点点，其其边边长长为为L，如如右右图图所示，求：所示，求：(1)在三角形的中心在三
14、角形的中心O点点应应放置什么性放置什么性质质的的电电荷，才能使三个荷，才能使三个带电带电小球都小球都处处于静止状于静止状态态？其？其电电荷量是多少？荷量是多少？(2)若若中中心心电电荷荷带带电电荷荷量量在在(1)问问基基础础上上加加倍倍，三三个个带带电电小小球球将将加加速速运运动动，求其加速度大小，求其加速度大小(3)若若中中心心电电荷荷带带电电荷荷量量在在(1)问问基基础础上上加加倍倍后后，仍仍保保持持三三个个小小球球相相对对距离不距离不变变，可，可让让它它绕绕中心中心电电荷同荷同时时旋旋转转，求它，求它们们旋旋转转的的线线速度大小速度大小解析：解析：对对A球受力分析，受到球受力分析，受到B
15、、C球的库仑力，及中心球的库仑力，及中心O点电荷点电荷的作用力，如下图所示的作用力，如下图所示答案：答案：B答案：答案：A电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果量合成法则，结合对称性分析叠加结果解析：解析：本题考查电场的叠加因为电势是标量，并在题中的四个本题考查电场的叠加因为电势是标量，并在题中的四个电场中具有对称性，故四个电场中电场中具有对称性，故四个电场中a、b两点的电势都是相等的；而电场两点的电势都是相等的；而电场强度则是矢量，所以强度则是矢量，所以A图中点电荷的电场对称点的电
16、场强度大小相等方图中点电荷的电场对称点的电场强度大小相等方向相反；向相反；B图中叠加后图中叠加后a点斜向右上方，点斜向右上方，b点斜向右下方；点斜向右下方；C图中叠加后都图中叠加后都是水平向右；是水平向右；D图中叠加后图中叠加后a点向上，点向上，b点向下因此只有选项点向下因此只有选项C正确正确答案：答案：C如图所示，均匀带电圆如图所示，均匀带电圆环环所带电荷量所带电荷量为为Q，半径为，半径为R，圆心为，圆心为O，P为垂直为垂直于圆于圆环环平面中心轴上的一点，平面中心轴上的一点，OP=L，试求试求P点的场强大小点的场强大小。解析：将圆解析：将圆环环分成分成n小小段段后，每一小后，每一小段段所带电
17、荷量为所带电荷量为q=Q/n，由点电荷场强公式可求得每一小，由点电荷场强公式可求得每一小段段在在P处的场处的场强为强为由对称性可知，各小由对称性可知，各小段段带电圆带电圆环环在在P处垂直于中心轴方处垂直于中心轴方向的分量向的分量Ey相互相互抵抵消，沿中心轴方向分量消，沿中心轴方向分量Ex之和即为带之和即为带电圆电圆环环在在P处的场强处的场强EP。例例与练与练解解析析：由由速速度度时时间间图图象象可可知知，电电荷荷的的速速度度越越来来越越大大，且且加加速速度度也也是是越越来来越越大大，故故电电荷荷在在运运动动过过程程中中，应应受受到到逐逐渐渐增增大大的的吸吸引引力力作作用用，所所以以电电场场线线
18、的的方方向向应应由由B指指向向A.由由于于加加速速度度越越来来越越大大，所所以以电电场场力力越越来来越越大大，即即B点点的的电电场场强强度度应应大大于于A点点的的电电场场强强度度，即即B点点处处电电场场线线应应比比A点点处处密密集集，所所以以正正确确答答案案为为C.学学生生由由于于对对vt图图象象的的斜斜率率即即加加速速度度值值理理解解不够，不能正确得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果不够，不能正确得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果答案：答案：C(1)粒粒子子所所受受合合力力的的方方向向指指向向轨轨迹迹的的凹凹侧侧，由由此此判判断断电电场场的的方方向向或或电性电性(2)由由电
19、电场场线线的的疏疏密密情情况况判判断断电电场场的的强强弱弱及及带带电电粒粒子子的的加加速速度度情情况况3、电场线的理解与应用例如图所示，在a点由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零，设ab所在的电场线竖直向下，a、b间的高度差为h，则（）A、带电粒子带负电；B a、b两点间的电势差Uab=mgh/qC b点场强大于a点场强；D、a点场强大于b点场强.ab例如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示若不考虑其他力，则下列判断中正确的是（）A若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电
20、B不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电C若粒子是从B运动到A，则其加速度减小D若粒子是从B运动到A，则其速度减小 例与练如图所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘细直杆 MN，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方向 成30角的倾斜向上的匀强电场中杆的下端M固 定一个带电小球A，电荷量Q4.5106C；另一带电 小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q1.0106C，质量m1.0102kg.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动(静电力常量k9.0109 Nm2/C2，取g10 m/s2)求：(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度
21、h1为多大？思路点拨通过分析B球所受合力求解其加速度利用当a0时速度最大来求h1.答案(1)3.2m/s2(2)0.9 m例如图所示，质量为m，带电量为+q的微粒在0点以初速度v0与水平方向成 角射出，微粒在运动中受阻力大小恒定为f。如果在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证微粒仍沿u方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值？若加上大小一定，方向水平向左的匀强电场，仍能保证微粒沿vo方向做直线运动，并经过一段时间后又返回o点，求微粒回到o点时的速率？例如图所示，在E=103V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R=40cm，一带正电荷q=104C的小滑块质量为m=40g，与水平轨道间的动摩因数=0.2，取g=10m/s2，求：（1）要小滑块能运动到圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？（2）这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大？（P为半圆轨道中点）带电体的力电综合问题的分析方法 1解答思路