静电场基本概念

导学目标 1.能利用电荷守恒定律进行相关判断.2.会解决库仑力参与的平衡及动力学问题．

一、电荷守恒定律

[基础导引]

如图1所示，用绝缘细线悬挂一轻质小球b，并且b球表面镀有一层  

金属膜，在靠近b球旁有一金属球a，开始时a、b均不带电，若给a  

球带电，则会发生什么现象？

[知识梳理]

1．物质的电结构：构成物质的原子本身包括：__________的质子和   

__________的中子构成__________，核外有带________的电子，整个原子对外____________表现为__________．

2．元电荷：最小的电荷量，其值为e＝________________.其他带电体的电荷量皆为元电荷的__________．

3．电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体________到另一个物体，或者从物体的一部分________到另一部分；在转移过程中，电荷的总量____________．

(2)起电方式：____________、____________、感应起电．

(3)带电实质：物体带电的实质是____________．

：当两个完全相同的带电金属球相互接触时，它们的电荷如何分配？

二、库仑定律

[基础导引]

如图2所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其  

壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心

间的距离l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，电荷

图2

量的绝对值均为Q，试比较它们之间的库仑力与的大小关系，

如果带同种电荷呢？

[知识梳理]

1．点电荷：是一种理想化的物理模型，当带电体本身的______和________对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．

2．库仑定律

(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成____________，与它们的距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________上．

(2)公式：F＝________________，其中比例系数k叫做静电力常量，k＝9.0×109 

N·m2/C2.

(3)适用条件：①__________；②____________.

3．库仑定律的理解：库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷．点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时，可以视其为点电荷而适用库仑定律，否则不能适用．

   ：在理解库仑定律时，有人根据公式F＝k，设想当r→0时得出F→∞的结论，

请分析这个结论是否正确.

第2课时　电场的力的性质

导学目标 1.理解电场强度的概念.2.会分析计算在电场力作用下电荷的平衡及运动.3.会利用电场中的电场线分布分析问题．

一、电场及电场强度

[基础导引]

判断下列说法是否正确：

①电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比                                                            (　　)

②电场中某点的场强等于F/q，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关        (　　)

③电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向                        (　　)

④公式E＝和E＝k对于任何静电场都是适用的                            (　　)

[知识梳理]

1．静电场

(1)电场是存在于电荷周围的一种________，静电荷产生的电场叫静电场．

(2)电荷间的相互作用是通过________实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有____________．

2．电场强度

(1)物理意义：表示电场的________和________．

(2)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的____________的比值叫做该点的电场强度．

(3)定义式：E＝.

(4)单位：N/C或V/m.

(5)矢量性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从__________定则．

3．场强三个表达式的比较

　表达式

[基础导引]

图1是等量同种电荷、等量异种电荷的电场线分布图，A与A′、B与B′关于连线上中点O对称．试分析：连线上A与A′，中垂线上B与B′的场强关系．

图1

[知识梳理]

1．电场线的定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的________及________，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的__________方向表示该点的电场强度方向，曲线的________表示电场强度的大小．

2．几种典型电场的电场线分布

(1)正点电荷的电场如图2甲所示：电场线由________出发，到________终止．

(2)负点电荷的电场如图乙所示：电场线由________出发，到________终止．

(3)匀强电场的电场线分布如图丙所示．特点：间隔相等的平行直线．

(4)点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示．

图2

(5)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场

两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下：

第3课时　电场的能的性质

导学目标 1.会判断电场中电势的高低、电荷电势能的变化.2.会计算电场力做功及分析电场中的功能关系．

一、电场力做功与电势能

[基础导引]

在图1

如图1所示的匀强电场中，把正电荷q从A点沿路径A→C→B移到  

B点，与把它直接从A点沿直线AB移到B点，电场力做功相同吗？

所做的功是正功还是负功？电势能是增加还是减少？

[知识梳理]

1．电场力做功的特点

(1)在电场中移动电荷时，电场力做功与________无关，只与____________有关，可见电场力做功与________做功相似．

(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝________，其中d为沿________________的位移．

2．电势能

(1)定义：电荷在电场中具有的势能．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到__________位置时电场力所做的功．

(2)电场力做功与电势能变化的关系

电场力做的功等于________________________，即WAB＝____________.

(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷____________的电势能规定为零，或把电荷在________表面上的电势能规定为零．

二、电势和等势面

[基础导引]

图2甲、乙、丙分别是等量异种电荷、等量正电荷、正点电荷的电场线与等势面的分布情况．

甲　　　　　　　 乙　　　　　　　　丙

图2

问：(1)在图甲中，比较A、B、C三点的电势大小？

(2)在图乙中，O点、M点电势一样吗？

(3)在图丙中，A、B、C三点场强相等吗？电势相等吗？

[知识梳理]

1．电势

(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．

(2)定义式：φ＝____________.

(3)矢标性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高

(低)．

(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因__________的选取的不同而不同．

(5)沿着电场线方向电势逐渐降低．

2．等势面

(1)定义：电场中____________的各点构成的面．

(2)特点

①电场线跟等势面________，即场强的方向跟等势面________．

②在________上移动电荷时电场力不做功．

③电场线总是从__________的等势面指向__________的等势面．

④等差等势面越密的地方电场强度________；反之________．

：电势、电势能是由谁决定的？二者有何区别？有何联系？

三、电势差

[基础导引]

判断下列说法正确与否：

(1)电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关                    (　　)

(2)电势差是一个矢量，有正值和负值之分                                  (　　)

(3)由于电场力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关                                                      (　　)

(4)A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA   (　　)

[知识梳理]

1．电势差：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．

公式：UAB＝________.单位：伏(V)．

2．电势差与电势的关系：UAB＝________，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有UAB＝－UBA.

3．电势差UAB由________________________决定的，与移动的电荷q、电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取也________．

4．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿____________方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作E＝.

第4课时　电容与电容器

导学目标 1.理解有关电容器的基本概念.2.掌握电容器的两类动态分析．

电容器与电容

[基础导引]

判断下面关于电容器及其电容的叙述的正误：

(1)任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关．                                                                  (　　)

(2)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．                  (　　)

(3)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比．                              (　　)

(4)一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6 C时，两板间电压升高10 V，则电容器的电容无法确定．                                                         (　　)

[知识梳理]

1．电容器

(1)组成：由两个彼此________又相互________的导体组成．

(2)带电量：每个极板所带电荷量的__________．

(3)电容器的充电和放电

充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的____________，电容器中储存__________．

放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中__________转化为其他形式的能．

2．电容

(1)定义：电容器所带的____________与电容器两极板间的电势差U的比值．

(2)定义式：____________

(3)物理意义：表示电容器____________本领大小的物理量．

3．平行板电容器

(1)影响因素：平行板电容器的电容与____________成正比，与介质的____________成正比，与________________成反比．

(2)决定式：C＝____________，k为静电力常量．

   ：电容器的电容、电容器带电荷量的变化量以及对应两极板电压的变化量，三者

之间有什么关系？

专题6　带电粒子在电场中的运动

导学目标 1.能利用动能定理、能量守恒分析解决带电粒子的加速与偏转问题.2.能利用分解运动的方法处理带电粒子的类平抛运动．

一、带电粒子在电场中的加速

[基础导引]

如图1所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关  

于电子到达B板时的速率，下列说法正确的是         (　　)

①两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大

图1

②两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大

③与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关

④以上解释都不正确

[知识梳理]

带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子________的增量．

(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma.

(2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv.

：带电粒子在电场中的运动是否考虑重力？

二、带电粒子在电场中的偏转

[基础导引]

分析带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场后的运动性质(如图2  

所示)． [知识梳理]

1．进入电场的方式：一个质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0________于电场线方向进入两平行金属板间的匀强电场，两板间的电势差为U.

2．受力特点：粒子所受电场力大小________，且电场力的方向与初速度v0的方向垂直．

3．运动特点：做________________运动，与力学中的平抛运动类似．

4．运动规律(两平行金属板间距离为d，金属板长为l)：

三、示波管

[知识梳理]

1．构造：(1)____________，(2)____________．

2．工作原理(如图3所示)

图3

(1)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子射出的电子沿直线运动，打在荧光屏________，在那里产生一个亮斑．

  (2)YY′上加的是待显示的____________．XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做     

    ____________．若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信

号在一个周期内变化的稳定图象.