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电荷守恒和库仑定律 电场 电场强度

 

一、本周知识概述

    本周我们讲述了三节内容,即电荷、库仑定律;电场、电场强度电场线。

    库仑定律是本章的基本规律,从电场的力的性质引进了电场强度。利用电场线,有助于理解电场概念,从而使抽象的电场具有一定的可视性。

二、重点知识归纳与讲解

1、电荷 电荷守恒

  (1)自然界中存在两种电荷:正电荷和负电荷,电荷间的作用规律是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

  (2)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电,这种现象叫静电感应,利用静电感应使物体带电叫感应起电。

  (3)电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量不变,这个结论叫电荷守恒定律。

2、元电荷和点电荷

   元电荷是物体带电的基本电荷量, e=1.6×10-19C,所有带电体的电荷量等于e的整数倍。

  点电荷是忽略体积的带电物体。

3、库仑定律

  (1)定律的内容:真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

  (2)表达式:

4、电场

    电荷的周围存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力叫电场力。电荷间的相互作用是通过电场发生的,电场是客观存在的一种物质形态。

5、电场强度

  

  (1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。

  (2)定义式:

  (3)方向:电场中某点的场强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。

  (4)点电荷的场强公式

    由库仑定律和电场强度的定义可得点电荷的场强公式为

6、电场线及其特点

  (1)定义:如果在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,这样的曲线叫电场线。

  (2)特点:①正电荷的电场线从正电荷发出延伸到无限远(或止于负电荷),负电荷的电场线的方向与正电荷的相反;②两条电场线在没有电荷的空间不相交;③电场线越密的地方,场强越大,反之,电场线稀疏的地方,场强较小。

  (3)匀强电场

    在电场的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫匀强电场,匀强电场的电场线是平行等距的直线。

三、难点知识剖析

1、库仑定律的运用条件

    表达式仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用。在理解库仑定律时,不可由r→0时,得出F→∞的结论,虽然从数学角度讲这并没有错,但从物理的角度分析,这一结论是错误的,因为当r→0时,两电荷已失去了点电荷的前提条件,不能再看成是点电荷了,因此,也就不能再直接用公式计算两个电荷间的相互作用力。

2、关于电场强度

    电场强度是描述电场性质的物理量,电场强度的概念是电学中最基本、最重要的概念。在理解电场强度的定义式时应注意到以下三点:

  (1)在电场中不同点,同一电荷受到的电场力不同,说明在电场中不同点处的电场强弱不同。

  (2)不同的电荷放在电场中的同一点受到的电场力不同,但对电场中的某一点来讲却是定值,这一比值与放入的电荷无关,完全决定于电场本身。

  (3)电场中每一点都有一个属于自己的比值。

    此外,电场强度是矢量,它的方向跟正电荷所受电场力方向相同。

3、场强的两个公式 的比较

    是电场中电场强度的定义式,在所有电场中都适用,而仅适用于真空中点电荷的电场;提供了量度电场强度大小的一种方法,则提供了真空中点电荷电场的场强计算方法;在中,q是引入的试探电荷,故E与q无关,而在中,Q是产生电场的电荷,故r一定时,E与Q成正比。

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