第十三章 電場知識精講 人教版

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1、第十三章電場知識精講一.本周教學(xué)內(nèi)容：第十三章電場第一節(jié)電荷庫侖定律第二節(jié)電場電場強度第三節(jié)電場線第四節(jié)靜電屏蔽二.知識要點：（一）庫侖定律1.電荷守恒定律（1）兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷，任何帶電體所帶電量是基本電荷的整數(shù)倍。（2）基本電荷：1，質(zhì)子和電子所帶電量等于一個基本電荷的電量。（3）電荷守恒定律：物體系與外界無電荷交換時，系統(tǒng)的電荷代數(shù)和守恒。2.庫侖定律（1）內(nèi)容：在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。（2）公式：，F(xiàn)叫做庫侖力或靜電力，也

2、叫電場力。它可以是引力，也可以是斥力，K叫靜電力常量，。（3）適用條件：真空中的點電荷（帶電體的線度遠(yuǎn)小于電荷間的距離時，帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可忽略不計時，可看作是點電荷）。（二）電場強度1.電場：帶電體周圍存在的一種物質(zhì)。電場是客觀存在的，不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，只要電荷存在，在其周圍空間就存在電場，電場具有力的性質(zhì)和能的性質(zhì)。2.電場強度定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫做這一點的電場強度。公式：，與、F無關(guān)，取決于電場本身，適用于一切電場。方向：是矢量，規(guī)定電場中某點的場強方向跟正

3、電荷在該點所受電場力方向相同。3.點電荷Q在真空中產(chǎn)生的電場，K為靜電力常量。4.勻強電場：在勻強電場中，場強等于沿電場方向每單位長度上的電勢差，即：。5.電場疊加：幾個電場疊加在同一區(qū)域形成的合電場，其場強可用矢量的合成定則進(jìn)行合成。（三）電場線1.概念：為了形象地描繪電場，人為地在電場中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，這些曲線叫電場線。2.性質(zhì)：①電場線起始于正電荷（或來自無窮遠(yuǎn)）終止于負(fù)電荷（或伸向無窮遠(yuǎn)）但不會在沒有電荷的地方中斷；②電場線的疏密情況反映電場

4、的強弱，電場線密的地方，場強大；③電場線上某點的切線方向就是該點的場強方向；④電場線空間中不相交；⑤靜電場中電場線不閉合（在變化的電磁場中可以閉合）3.電場線是人為引入的，實際上不是客觀存在的。（四）電場中的導(dǎo)體1.靜電感應(yīng)：電場中的導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子受到電場力作用，將向電場反方向做定向移動，結(jié)果使導(dǎo)體兩端分別出現(xiàn)正負(fù)感應(yīng)電荷。2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征：（1）內(nèi)部場強處處為零；（2）整個導(dǎo)體是等勢體，表面是個等勢面；（3）表面上任何一點的場強方向都跟該點表面垂直；（4）凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上。3.靜電屏蔽：金

5、屬網(wǎng)罩（或金屬包皮）能把外電場遮住，使內(nèi)部不受外電場的影響。三.重、難點：1.兩點電荷間的相互作用力大小總是相等，即遵守牛頓第三定律。點電荷是物理中的理想模型，當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時，可以使用庫侖定律，否則不能使用。例如：半徑均為的金屬球如圖1所示放置，使兩球的邊緣相距為，今使兩球帶上等量的異種電荷Q，設(shè)兩電荷Q間的庫侖力大小為F，比較F與的大小關(guān)系。顯然，如果電荷能全部集中在球心處，則二者等。但依題設(shè)條件，兩球心間距離不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，故不能把兩帶電球當(dāng)作點電荷處理。實際上，由于異種電荷的相互吸引，使電荷分布在

6、兩球較靠近的球面處，這樣兩部分電荷的距離小于，故，同理，若兩球帶同種電荷Q，則。圖12.正確理解用比值定義的物理量，如電場強度，電勢差，電容器的電容，用這些比值僅僅能測量出電場強度E、電勢差U，電容C，作為一個量度式，E跟F、，U跟W、、C跟Q、U無關(guān)。3.電場線只能描述電場的方向及定性地描繪電場的強弱，并不是帶電粒子在電場中的運動軌跡。帶電粒子在電場中的運動軌道是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度情況來決定。4.庫侖定律的分類解析（1）應(yīng)用電荷守恒定律解決“電荷重新分布”問題應(yīng)用電荷守恒定律，應(yīng)以“電荷重新分布”這個觀點來

7、理解分析問題，挖掘其隱含條件。[例1]有三個完全一樣的金屬小球A、B、C，A帶電荷量+7Q，B帶電荷量，C不帶電，將A、B固定起來，然后讓C球反復(fù)與A、B兩球接觸，最后移去C球，試問A、B兩球間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮拷馕觯侯}中所說的C與A、B反復(fù)接觸之意，隱含了一個條件：A、B原先所帶電荷量的總和，最后在三個相同的小球上均分，所以A、B兩球最后的電荷量均為，A、B兩球原先有引力。A、B兩球最后有斥力以上兩式相除可得，即A、B間的庫侖力變?yōu)樵瓉淼谋?。點評：在求解這類問題時，可以利用下面的結(jié)論：完全相同的帶電小球相接觸，電荷

8、量的分配規(guī)律為：同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和、后平均分配。（2）應(yīng)用歌訣解決三個電荷的靜電平衡問題三個自由電荷的平衡問題，是靜電場中的典型問題，為了使電荷系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，每個電荷受到的兩個庫侖力必須大小相等、方向相反。根據(jù)庫侖定律和力的平衡條件，可以概括成易記的口訣為：“三點