庫侖定律和力的疊加原理解決了帶電體之間的靜電力作用規律。靜電荷周圍空間激發靜電場。靜電場對其他電荷有力的作用。
對靜電場的研究從兩個方面展開:
一、從受力方面:靜電場中的電荷受力。表徵靜電場力的屬性的物理量是電場強度(e)
二、 從做功方面。在靜電場中移動電荷,靜電場力作功,引起能量的變化。表徵電場能屬性的物理量是電勢(v)
為切實掌握場的規律,在對靜電場的性質討論的基礎上,從庫侖定律和疊加原理出發匯出了描述靜電場性質和規律的高斯定律和環路定律。
重點知識與要求
一、理解點電荷的物理模型,掌握庫侖定律的向量式和使用條件。能應用庫侖定律和靜電力疊加原理點電荷之間的作用力。
1、庫侖定律
2、公式只適用於靜電荷之間
3、庫侖力具有疊加性,而且是向量,有大小方向
二、理解電場的概念和電場的性質。明確電場力的屬性。掌握電場強度的概念和他的向量性,能熟練的掌握相關球場強的公式,並記住電偶極子均勻帶電圓環和均勻帶電直導線的場強分布特點。
1、電場強度單位或
2、e的物理意義
(1)表徵靜電場中給定點的電場性質的物理量,與試驗電荷存在與否無關。
(2)從受力角度描述電場性質的物理量,反映力的作用強度。
(3)電場時向量,它的大小方向單位正電荷受到庫侖力的大小方向相同
點電荷的電場強度:
是從場源指向場點的單位向量
說明:(1)e是向量,在電荷q 的電場中相同r處的電場強度並不相等,只是大小相等,方向相反。
(2)當r = 0時,由公式可得e為無窮大,這與實際不符,原因是當 r= 0 時,場點無限靠近帶電體,不能把帶電體看作點電荷啦。
3 場強迭加原理
總場強等於各點電荷在該點各自產生場強的向量和。
(1)點電荷系電場中的場強
(2)電荷連續分布的帶電體的電場強度
(3)電場強度計算方法
第一種:求和或求積分
第二種:高斯定理(對稱分布)
第三種:利用場強和電勢梯度的關係求
三高斯定理
1物理意義:
(1)揭示電場和激發電場的場源(電荷)之間的內在聯絡說明靜電場是有源場
(2)對靜電場普遍適用,但只有對稱的才能方便求出
2說明 (1)高斯定理e 是指高斯面上的場強,是由高斯麵內,外電荷共同產生的。e 表示的合電場。
(2)通過閉合曲面的電通量 。只是有該曲面所包圍的電荷的代數和決定,與曲面內電荷分布無關
(3) 電場強度通量的正負之分取決於曲面法線正方向與場強的夾角,通過乙個閉合曲面的總通量等於各部分通量的代數和,即:總通量為零,部分通量不一定為零。反之部分通量為零,總通量一定為零。
(4)時,必為零,反之各點電場不一定為零
用高斯定理求場強球殼球長直導線無限大均勻面
四理解電場力作功的特點,掌握靜電場環路定理得內容意義
1 作功與路徑無關是保守力
2 靜電場中場強e 沿任一閉合迴路的環流為零。說明靜電場的保守力,靜電場電場的電力線不可能是閉合曲線。
五正確理解電勢能和電勢概念
明確電勢是標量,掌握在已知電場強度分布的情況下用電勢定義式求電勢分布的計算方法。會求典型帶電體的電勢分布,點電荷及電偶極子,細圓環,球殼,無限長直導線
1 電勢能(電位能)
試驗電荷在靜電荷載靜電場中移動時,電場力所做的功等於始點與終點的電勢能之差。
說明: (1)電勢能使表徵實驗點和與電場之間相互作用的能量是屬於實驗電荷與電場整個系統的。習慣上稱q 具有電勢能是由於q 在電場中移動時,電場並無變化,所以經常說電荷在靜電場中任一位置都具有一定的電勢勢能。
(2)一般規定在無限遠處,電勢能為零。則q 在靜電場中a 點的電勢能為
如規定q點勢能為零則
(3)電場力作正功。電勢能減小就是說在電場力的作用下電荷總是向著電勢能減小的方向運動。
2 電勢(電位)
(1)物理意義:表徵靜電場給定點電場性質。從作功角度描述數值上為單位正電荷在該點具有的電勢能。
點電荷電場中
v 是標量是空間座標的函式
(2)電勢差
3 電勢的計算方法
(1)已知電荷分布求電勢
點電荷:
點電荷系:
連續分布: r 是dq 到場點的距離
(2)已知電場分布求電勢
用定義計算。q為所選電勢的零點。
注意:電場的空間分布可能個區域內不同,計算時要分段進行積分,如求帶電球體周圍的電勢。
六理解等勢面概念以及等勢面與電力線的關係。熟悉一些常見帶電體等勢面分布特點,掌握電勢梯度概念,能用場強和電勢的微分關係在已知電勢的分布情況下求場強。
舉例:1、一半圓形帶電線,半徑為r,電荷線密度為η,求圓心
o處的電場強度。
解: 如圖建立座標系,取線上一小段dl,電量為dq,
dq = ηdl= ηrdθ。
dq在o點激發的場強為de。
由於電線軸對稱, ey = 0 則e = ex,
方向:x 軸的反方向
2、試判斷下列情況下靜電場中a,b 兩點的電勢的高低。
(1)正電荷由a───b 時,外力克服電場力作正功
(2)正電荷由a───b 時,電場力作正功
(3)負電荷由a───b 時,外力克服電場力作正功
解:由判斷
(1) 電場力作負功
(2) 電場力作正功故
(3) 電場力作負功
8第八章小結
方面第八章小結 一 靜電場基本方程 應用庫侖定律 場強疊加原理和電荷守恆定律得出靜電場基本方程 高斯定理 靜電場環路定理 高斯定理說明靜電場是有源場,電場線發自正電荷,終止於負電荷。靜電場環路定理說明靜電場是無旋場,有勢場,可引入標量電勢的概念。環路定理和高斯定理各從乙個方面反映了靜電場性質,環路定...
第八章單元小結
八年級下冊 第八章 單元小結 人教版 一 知識梳理 1 牛頓第一定律 1 物體的運動不需要力來維持,力是改變物體運動狀態的原因 2 一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止或勻速直線運動狀態。3 慣性 物體具有保持原來運動狀態不變的性質叫做慣性。一切物體都有慣性。慣性大小只與物體的質量有關係。2 二...
第八章1,2節小結
第八章第一節和第二節小結 1 向量的定義向量是既有大小有又方向的量 1 向量的幾何表示有向線段 與起點無關,稱為自由向量 2 向量的座標表示 其中為向量在三個座標軸上的投影。以為起點為終點的向量。3 向量的分解表示 其中 2 向量的模與方向余弦 1 設,則向量的模,方向余弦為,其中分別為與軸軸 軸正...