高中物理静电场电场强度新人教版选修3-11.pptxVIP

高中物理静电场电场强度新人教版选修3-1

静电场基本概念

电场强度定义及计算

电场线及等势面描绘

静电场中带电粒子运动规律

静电场应用实例分析

实验：测定匀强电场强度和方向

contents

目

录

01

静电场基本概念

电荷在电场中受到的力，用F表示。电场力的方向与电场中该点的电场强度方向相同或相反。

电场力

描述电场中某点电势高低的物理量，用φ表示，单位是伏特（V）。电势的大小与零电势点的选择有关。

电势

电场中两点间电势的差值，用U表示。电势差与试探电荷的电量无关，只与电场本身和两点间的位置有关。

电势差

绝缘体

不容易导电的物体。在静电场中，绝缘体内部和外部都可能存在电场强度，电荷可以分布在绝缘体的内部和外部。

导体

容易导电的物体。在静电场中，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体的外表面。

静电感应

当一个带电体靠近一个导体时，由于电荷间的相互作用，导体会发生电荷分布的变化，这种现象称为静电感应。

02

电场强度定义及计算

电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。

电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力的方向相反。

电场强度的单位是牛/库（N/C）或伏/米（V/m）。

点电荷电场强度可以使用库仑定律进行计算，即E=kQ/r^2，其中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为距离点电荷的距离。

对于多个点电荷产生的电场强度，可以使用矢量叠加的方法进行计算。

对于连续分布的电荷，可以使用微元法和积分法进行计算。

首先将连续分布的电荷划分为无数个微小的点电荷元，然后对每个点电荷元产生的电场强度进行计算和叠加。

在计算过程中，需要运用到高斯定理等数学工具进行简化和求解。

03

电场线及等势面描绘

电场线是为了形象地描述电场而引入的线，实际上并不存在。电场线的疏密表示电场的强弱，切线方向表示该点的场强方向。

电场线描绘方法

电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处，不相交、不闭合，且电场线越密的地方，电场强度越强。

电场线特点

等势面是电势相等的点构成的面，可以用等势线来表示。等势线的疏密可以反映电势变化的快慢，等势线的方向表示电势降低的方向。

等势面与电场线处处垂直，且等势面上移动电荷时电场力不做功。此外，等势面的形状和分布可以反映电场的性质。

等势面特点

等势面描绘方法

电场线与等势面处处垂直，且电场线指向电势降低的方向。

垂直关系

疏密关系

对应关系

电场线的疏密可以反映等势面的分布情况，电场线越密的地方，等势面也越密集。

电场线和等势面可以相互对应，通过电场线可以确定等势面的形状和分布，反之亦然。

03

02

01

04

静电场中带电粒子运动规律

匀强电场中带电粒子的受力分析

01

带电粒子在匀强电场中受到的电场力是恒力，大小和方向均不变，与电场强度成正比，与电荷量成正比，方向沿电场线方向（正电荷）或逆电场线方向（负电荷）。

匀强电场中带电粒子的运动轨迹

02

当带电粒子初速度方向与电场力方向共线时，粒子做匀变速直线运动；当初速度方向与电场力方向不共线时，粒子做类平抛运动，即匀变速曲线运动。

匀强电场中带电粒子的能量变化

03

电场力对带电粒子做功，引起粒子动能和电势能之间的相互转化，但粒子总能量保持不变。

点电荷电场中带电粒子的受力分析

带电粒子在点电荷电场中受到的电场力是变力，大小与粒子到点电荷的距离的平方成反比，方向指向（负电荷）或背离（正电荷）点电荷。

点电荷电场中带电粒子的运动轨迹

当带电粒子初速度方向与电场力方向共线时，粒子做变加速直线运动；当初速度方向与电场力方向不共线时，粒子做变加速曲线运动。

点电荷电场中带电粒子的能量变化

电场力对带电粒子做功，引起粒子动能和电势能之间的相互转化，但粒子总能量保持不变。

复合场中带电粒子的受力分析

带电粒子在复合场中受到的电场力和洛伦兹力都是变力，大小和方向均随粒子的运动状态而改变。其中，电场力的大小与电场强度成正比，与电荷量成正比；洛伦兹力的大小与磁感应强度、粒子速度及电荷量均成正比。

复合场中带电粒子的运动轨迹

当带电粒子所受合外力为零时，粒子做匀速直线运动；当合外力不为零且与初速度方向共线时，粒子做变加速直线运动；当合外力不为零且与初速度方向不共线时，粒子做变加速曲线运动。

复合场中带电粒子的能量变化

电场力和洛伦兹力对带电粒子做功，引起粒子动能、电势能和磁势能之间的相互转化。其中，电场力做功改变粒子的电势能；洛伦兹力不做功，不改变粒子的动能。

05

静电场应用实例分析

工作原理

平行板电容器由两个平行放置的导体板构成，中间填充绝缘介质。当两板分别带上等量异号电荷时，会在两板间形成匀强电场。电容器的电容与其板间距离、正对面积和介质有关。

应用

平行板电容器广泛应用于电子设备和电路中，如滤波、耦合、旁路、隔直等。在