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[!--downpath--]串聯(lián):R+R并聯(lián):一除以(R的倒數(shù)加上R的倒數(shù)和)
電場(chǎng)
一.庫(kù)侖定律:
1. ,在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力跟它們電量的乘積成正比,跟它們間的距離平方成反比。作用力在它們的連線上。F叫靜電力,又叫庫(kù)侖力。
2.庫(kù)侖定律適用條件:真空中,點(diǎn)電荷之間的相互作用。
3.單位:F:N,Q1,Q2;C,r;m,K:靜電常數(shù)k=9.0×109Nm2/C2。
4.庫(kù)侖力是場(chǎng)力,具有力的所有性質(zhì),是矢量有大小、方向、作用點(diǎn),可改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài),改變物體的形狀,體積與其它力使物體處于平衡。
5.元電荷,1.60×10-19C叫做元電荷,可用元電荷做為電荷單位,1個(gè)電子帶的負(fù)電為一個(gè)元電荷,一個(gè)質(zhì)子帶的正電為一個(gè)元電荷。
二.電場(chǎng)
1.電場(chǎng):使電荷之間發(fā)生相互作用的媒介物質(zhì),就是電場(chǎng)。電荷周圍存在電場(chǎng)。
2.電場(chǎng)強(qiáng)度:描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它電量的比值叫做這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度: ,符號(hào)E表示電場(chǎng)強(qiáng)度,F(xiàn)表示電場(chǎng)力。
電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,方向,正電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的方向就為該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向,負(fù)電荷受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反。
電場(chǎng)強(qiáng)度的單位:N/C,讀牛每庫(kù)侖。
勻強(qiáng)電場(chǎng):在某個(gè)區(qū)域內(nèi)各處場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相同,該區(qū)域電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)。
點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng): ,Q:產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷電量,r為電場(chǎng)中某點(diǎn)到Q本身的距離(Q是點(diǎn)電荷)。從此式也可以知道距離場(chǎng)源(Q)為r的點(diǎn)有無(wú)數(shù)多個(gè),而同在以場(chǎng)源為球心,以r為半徑的球面上,這些點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小均相等,但各點(diǎn)的方向均不同,不能認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng)。
3.電場(chǎng)線:形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向的曲線,曲線上各點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同,曲線疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小。曲線從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止。
勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線,是疏密相同的平行的直線。
4.電勢(shì)差:電勢(shì)差就是電壓。在電路中要指明電阻兩端的電壓或兩點(diǎn)間的電壓,在電場(chǎng)中必須指明某兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差,用U表示。
電荷在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力,電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功W,被移動(dòng)電荷的電量為q,則:
,電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力所做的功跟它電量的比值,就叫做這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,也可理解為:兩點(diǎn)間的電勢(shì)差在數(shù)值上就表示單位電量的電荷從其中一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場(chǎng)力所做功。
單位:伏特,符號(hào)V,1V=1J/C,兩點(diǎn)間電壓為10V,即在兩點(diǎn)間從高電勢(shì)到底電勢(shì)移動(dòng)1C正電荷,電場(chǎng)力要做10J的功。
5.電勢(shì)能,電荷在電場(chǎng)中具有勢(shì)能,也簡(jiǎn)稱為電勢(shì)能,是標(biāo)量。電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系是:電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,電場(chǎng)力做多少功,電勢(shì)能變化多少。
電場(chǎng)力做正功,把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能,電場(chǎng)力做負(fù)功,把其它形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。
在勻強(qiáng)電場(chǎng)中, ,U為兩點(diǎn)間電勢(shì)差,d為沿電場(chǎng)線方向的距離,單位是:伏/米或伏/厘米。其物理意義為:沿電場(chǎng)線方向單位長(zhǎng)度的電勢(shì)降落,單位長(zhǎng)度電壓越大,場(chǎng)強(qiáng)越大。此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。
三.電容器:兩個(gè)互相平行,相互絕緣的金屬板,就是最簡(jiǎn)單的平行板電容器。
電容器帶電量,指電容器一個(gè)極板帶上電量,且取正值。
放電:使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程。
2.電容:我們把使電容器的兩極板間電勢(shì)差增加1伏所需的電量叫電容器的電容。用符號(hào)C表示,單位:國(guó)際單位制里:法拉:F,若使電容器帶電1庫(kù)侖,兩板間電勢(shì)差為1伏,則電容器的電容為1F,微法:μF 1F=106 ,皮法:1PF=1F=10-12F
平行板電容器電容的大小由兩板正面積S,兩板間距離d,中間的電介質(zhì)的電常數(shù)ε決定。在處理電容器問(wèn)題時(shí),有兩個(gè)基本東西必須注意①,當(dāng)電容器充電后,仍與電源接通,無(wú)論電容器兩板間距離如何變化,電容器兩極板間電壓不變。(2)電容器充電后與電源斷開,無(wú)論電容器極板間距離如何變化,電容器帶電量都是不變的,只要電量保持不變,板間電場(chǎng)強(qiáng)度就不變。
常用電容器主要有兩類,其一,固定電容器的電容是不變,其種類有紙質(zhì)電容器和電解電容器,其二,可變電容器,電容大小是可以改變的。它們的符號(hào)如圖1所示。圖中甲為固定電容器,乙為電解電容器,丙為可變電容器。
【解題要點(diǎn)】
例一.在光滑絕緣的水平面上,帶負(fù)電的小球甲固定不動(dòng),帶同種電荷的小球乙以一定速度v0向甲運(yùn)動(dòng)時(shí),則小球乙的速度和加速度將( )
A.加速度變小,速度變小 B.加速度變大,速度變小
C.加速度變大,速度變大 D.加速度變小,速度變大
解析:在光滑絕緣的水平面的小球乙,帶電量不會(huì)減少,在水平方向上只受甲球給靜電力,方向與v0方向相反,在逐漸接近甲球過(guò)程中,靜電力逐漸增大,因此小球乙產(chǎn)生的加速度應(yīng)逐漸加大。加速度方向與速度方向相反,小球乙做減速運(yùn)動(dòng),速度逐漸減少。另外題中要求只討論小球乙向甲球運(yùn)動(dòng)過(guò)程,至于小球速度減少為零,而后又遠(yuǎn)離甲球運(yùn)動(dòng),不在本題討論范圍之內(nèi)。故此本題答案:B。
電場(chǎng)力應(yīng)是我們學(xué)過(guò)的第四種力(前面學(xué)過(guò)三種常見(jiàn)的力、重力、彈力、摩擦力)具有力的所有性質(zhì),在解答問(wèn)題時(shí),不能怎樣分析電場(chǎng)力,它與前面三種力是并列的。
例二.如圖2中畫出了某一個(gè)電場(chǎng)的一些電場(chǎng)線,將一個(gè)正點(diǎn)電荷q置于該電場(chǎng)中,下面說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)線所表示的電場(chǎng)方向是自左向左的。
B.電場(chǎng)線所表示的電場(chǎng)方向是自右向左的。
C.正電荷q受電場(chǎng)力方向是自左向左的。
D.正電荷q受電場(chǎng)力方向是自右向左的。
解析:本題非常簡(jiǎn)單,只需準(zhǔn)確掌握電場(chǎng)線如何描述電場(chǎng),就可正確解答此題,電場(chǎng)線是一組平行線,其切線方向即為直線本身,電場(chǎng)方向自左向右 A選項(xiàng)正確,正電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同,也應(yīng)是自左向右,C選項(xiàng)正確。
本題是99年普通高中畢業(yè)會(huì)考原題,可以看出掌握基本概念,基本規(guī)律是會(huì)考基本要求。
例三:10電子伏特就是( )
A.相當(dāng)于在電壓為10V的兩點(diǎn)間移動(dòng)一個(gè)電子電場(chǎng)力所做的功
B.相當(dāng)于在電壓為1V的兩點(diǎn)間移動(dòng)10個(gè)電子電場(chǎng)力所做的功
C.相當(dāng)于在電壓為10V的兩點(diǎn)間移動(dòng)1庫(kù)侖電量的電荷,電場(chǎng)力所做的功
D.相當(dāng)于一個(gè)靜止質(zhì)子,通過(guò)電勢(shì)差為10V的電場(chǎng)加速后所獲得的動(dòng)能
解析:電子伏特是功的單位也是能量單位。根據(jù)電場(chǎng)力做功,W=Uq,當(dāng)電壓用伏特為單位,電量q用電子的電量為單位時(shí),功的單位即為電子伏特,10電子伏特可為10伏×1電子,也可為1伏×10電子選項(xiàng)A、B均正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。根據(jù)動(dòng)能定理,電場(chǎng)對(duì)質(zhì)做功為10電子伏特,質(zhì)子獲及10電子伏特動(dòng)能,D選項(xiàng)正確。
本題也提醒應(yīng)從多方面理解一些物理概念,物理單位,是加深理解物理含義的方法。
例四.一個(gè)正電荷帶電量為1.2×10-9C,從電場(chǎng)中A點(diǎn)移動(dòng)B點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)它做了3.6×10-7J的功,則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是 如果一個(gè)負(fù)電荷,帶電量大小為4.0×10-9C,從B點(diǎn)到A點(diǎn)它的電勢(shì)能將 ,(填增大、減小或不變)電勢(shì)能改變量為 。
解析:根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功W=Uq,A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差
正電荷從A到B電場(chǎng)力做正功,負(fù)電荷從B到A電場(chǎng)力也做正功,所示電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做功W=3.0×102×4.0×10-9=1.2×10-6J,電勢(shì)能減少1.2×10-6J。
【課余思考】
1.在真空中點(diǎn)電荷之間相互作用力的規(guī)律是什么,若Q1>Q2,則Q1受力大于Q2受力對(duì)嗎?
2.電場(chǎng)強(qiáng)度,電勢(shì)差的物理意義是什么?電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系是什么?
【同步練習(xí)】
1.關(guān)于電場(chǎng)線下述說(shuō)法正確的是( )
A.電場(chǎng)線是客觀存在的
B.電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)電荷的軌跡是一致的
C.電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與電荷在該點(diǎn)受力方向可以不相同
D.沿電場(chǎng)線方向、場(chǎng)強(qiáng)一定越來(lái)越大
2.兩個(gè)帶電小球,電量分別為+q和-q,固定在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的細(xì)絕緣桿的兩端,置于電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn),如圖3所示。A、B間電勢(shì)差為U,若桿繞中間O點(diǎn)轉(zhuǎn)180°,則此過(guò)程電場(chǎng)力的功為( )
A.電場(chǎng)力不做功
B.電場(chǎng)力做功為qU,電勢(shì)能減少qU
C.電場(chǎng)力做功為2qU,電勢(shì)能減少2qU
D.克服電場(chǎng)力做功為2qU,電勢(shì)能增加2qU
3.一個(gè)電容器帶電量為Q時(shí),兩極板間的電壓為U,下述敘述中錯(cuò)誤的是( )
A.若它帶電量減半,則它的電容減半,兩板電壓不變
B.若它帶電量減半,則它的電容不變,兩板的電壓減半
C.若它帶電量為0,則它的電容不變,兩板電壓為0
D.若它的帶電量加倍,則它的電容不變,兩板電壓加倍
4.已知點(diǎn)電荷A的電量是點(diǎn)電荷B的2倍,則A對(duì)B作用力大小跟B對(duì)A作用力大小比值為 ,若把每個(gè)電荷電量都減少一半,則A對(duì)B作用力為原來(lái)的 倍。
5.有一帶電量是q=-2×10-6C的點(diǎn)電荷,在電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做6×10-4J的負(fù)功,從B移到C電場(chǎng)力做8×10-4J正功,求AB、BC、CA間電勢(shì)差各是多少?
6.一個(gè)電容器,當(dāng)帶的電量增加5.1×10-8C時(shí),兩極板電勢(shì)差增加300V。則這個(gè)電容的電容是 。如果使其中一板帶的電量減為原來(lái)的 ,這個(gè)電容器的電容將是 。
【參考答案】
1. C 2. C 3. A 4. 1,