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高二上學期電磁學知識點總結:靜電場、靜電現象及靜電平衡

更新時間:2024-07-11 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

我高二第一學期學習的主要科目是電磁學,從《靜電場》這門課開始,物理概念變得非常難懂,因為日常生活中很多設備和儀器都是看不見、摸不著的,所以非常抽象,很難理解和記住。在這里想和同學們分享一下。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

基本Vdy物理好資源網(原物理ok網)

1、靜電感應:當不帶電的導體放在電場中時,導體兩端會感應出等量的正、負電荷。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

2、靜電:靜電一般是由摩擦產生的,當兩個物體相互摩擦時,帶上正負電荷,相互之間產生電位差,當電荷積累到一定值時,帶電體就會放電。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

3. 靜電平衡導體Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(1)對于處于靜電平衡狀態的導體,其內部場強度處處為零。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(2)對于處于靜電平衡狀態的導體,其表面附近任一點的場強方向,都垂直于該點的表面。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(3)處于靜電平衡的導體為等勢體,其表面為等勢面。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

⑷ 當達到靜電平衡時,導體內部不帶電荷,電荷只分布在導體外表面上。導體表面上,越是尖銳的位置,電荷密度越大,凹陷處幾乎沒有電荷。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

4. 尖端放電Vdy物理好資源網(原物理ok網)

導體尖端的電荷密度很大,附近的電場很強,能使周圍的氣體分子發生電離。與尖端電荷帶相反電荷的離子在電場作用下沖向尖端,中和了尖端電荷,相當于使導體尖端失去電荷。這種現象叫尖端放電。例如高壓線周圍的“光環”就是尖端放電現象。避雷針做成蒲公英形狀。高壓設備應盡量做成光滑的。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

5.靜電屏蔽Vdy物理好資源網(原物理ok網)

空心導體或金屬網在電場中處處合成場強為零,可以屏蔽外界電場,使內部不受外界電場的影響,這就是靜電屏蔽。例如電器儀器的外殼往往是金屬的,三根高壓線上面還有兩根導線與地相連,這些都是靜電屏蔽在生活中的應用。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

6. 電容器Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(1)任何兩個互相絕緣但又距離很近的導體都可以形成電容器。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(2)把電容器的兩個極板分別接在蓄電池的兩個極板上,兩個極板上就會帶上相等但不同的電荷。這個過程叫做電容器的充電。任何一個極板所帶電荷的絕對值叫做電容器的電荷量;用導線把電容器的兩個極板接在一起,兩個極板上的電荷就會中和,電容器就不再帶電了。這個過程叫做放電。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

7. 電容器Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(1)電容器所帶電荷Q與兩極板間電位差U之比稱為電容器的電容量,用符號C表示。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(二)定義:Vdy物理好資源網(原物理ok網)

如果極板上的電荷增加 ΔQ,且極板之間的電壓增加 ΔU,則Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(3)單位:法拉,符號:F。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

⑷含義:電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題,其數值等于電容器兩極板間電位差每增加1V所增加的電荷量。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

8.平行板電容器Vdy物理好資源網(原物理ok網)

(1)一般來說,組成電容器的兩導體的面對面積S越大,距離d越小,則電容器的電容量越大;兩導體之間電介質的性質也會影響電容器的電容量。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

經典示例Vdy物理好資源網(原物理ok網)

1.平行板電容器相關量的變化分析Vdy物理好資源網(原物理ok網)

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【例1】圖6-3-1所示電路中,電容器的兩個極板始終與電源相連,若將兩個極板間的距離加大,電路中會出現的情況是( )Vdy物理好資源網(原物理ok網)

A.有電流流動,方向為順時針從a到bVdy物理好資源網(原物理ok網)

B.有電流流動,方向從b到a逆時針Vdy物理好資源網(原物理ok網)

C. 無電流流動Vdy物理好資源網(原物理ok網)

D.無法判斷Vdy物理好資源網(原物理ok網)

[擴展] 一個平行板電容器接在直流電源的兩極上,充電后兩極板間的電壓為U,電荷為Q,兩極板間的場強為E,電容為C。如果電容器充電后斷開電源,兩極板間的距離減小,引起的變化是( )Vdy物理好資源網(原物理ok網)

A. Q 變大 B. C 變大Vdy物理好資源網(原物理ok網)

C.E保持不變 D.U減少Vdy物理好資源網(原物理ok網)

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

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2.平行板電容器中帶電粒子的運動與平衡分析Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【例2】平行板電容器兩極板間有均勻電場,有一靜止帶電液滴,如圖6-3-2所示,當發生下列哪種變化時,液滴會向上運動?( )Vdy物理好資源網(原物理ok網)

A.將電容器的下板稍微向下移動。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

B.將電容器的上板稍微向下移動Vdy物理好資源網(原物理ok網)

C. 斷開 S 并將電容器的下板稍微水平向左移動。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

D. 斷開 S 并將電容器的上板稍微向下移動。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【分析】開關不打開,電壓就不會變化Vdy物理好資源網(原物理ok網)

當液滴向上運動時,向上的電場力要增大,即場強增大,所以d要減小。B正確;Vdy物理好資源網(原物理ok網)

如果開關關閉,電荷保持不變。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

當面對面積S減小時,E變大,液滴向上運動,所以C是正確的。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【答案】BCVdy物理好資源網(原物理ok網)

【提示】帶電粒子在電場中的運動與平衡是一個力學問題,需要從“力的分析”入手。“力與電”之間以“場”聯系在一起,因此,準確“分析場強E的變化”是解決問題的關鍵。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

3. 靜電平衡導體Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【例3】如圖6-3-4所示,接地金屬球A的半徑為R高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題,一個點電荷的電荷量為Q,距球心的距離為r。該點電荷在球心O處的電場強度等于( )Vdy物理好資源網(原物理ok網)

A. kQ/r2-kQ/R2 B. kQ/r2+kQ/R2Vdy物理好資源網(原物理ok網)

C、0 D、kQ/r2Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【解析】由于靜電感應,導體A(包括大地)中的自由電荷在電荷Q形成的外電場作用下發生重新分布。靜電平衡時,在導體內部,電荷Q形成的外電場E=kQ/r與感應電荷產生的“附加電場E'”同時存在,且在導體內部任一點,外電場的電場強度E等于附加電場的場強E',但方向相反。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

這兩個電場的疊加,導致內部的綜合場強處處為零,即=0。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【答案】DVdy物理好資源網(原物理ok網)

【小貼士】靜電平衡狀態下的導體內部場強為0,也就是總場強為0,也就是說,“外界電場”與“感應電荷產生的電場”大小相等,方向相反,在導體內部疊加,互相抵消。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【例4】如圖6-3-5所示,當帶正電的絕緣腔體導體A內部通過導線與驗電器的小球B相連時,驗電器的指針是否帶電?Vdy物理好資源網(原物理ok網)

高考物理之電容、帶電粒子在電場中運動的例題Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【錯誤解釋】因為達到靜電平衡時,凈電荷只分布在空心導體的外表面上,內部不帶電荷。因此,當導體A內部通過導線與驗電器球相連時,驗電器不帶電。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【錯誤原因】關鍵是“導體外表面”的含義不明確,結構變化會引起“外表面”的變化網校頭條,這一點一定要分析清楚。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【正確答案】腔體導體A內部通過導線與驗電器球B連接后,AB與另二者組成一個整體。驗電器的金箔成為導體外表面的一部分,改變了原有的導體結構。凈電荷需要重新分配,即電荷分布在新的導體外表面上,因此金箔會帶電。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

【洞察】“內表面”和“外表面”是相對的(整體),需要根據具體情況具體分析。比如這道題,達到平衡后,腔體內的小球仍然不帶電,但是腔體表面的電荷通過小球轉移到了外表面金箔上。Vdy物理好資源網(原物理ok網)

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