高中物理电荷库仑定律课件新人教版选修

电荷库仑定律电荷库仑定律阐述了两个电荷之间的相互作用力这一定律为我们理解电场和电磁现象奠定了基础掌握这一重要概念对于深入学习物理学知识至关重要电荷的性质及分类电荷的种类电荷的保守性电荷可分为正电荷和负电荷正电荷是一种基本物理量,在任何过电荷由质子组成,负电荷由电子组程中都不会被创造或毁灭,只会在成电荷之间存在吸引或排斥的粒子之间转移这就是电荷的保力学效应守性电荷的量子化电荷的唯一性电荷的大小是量子化的,即电荷只任何一个电荷粒子都只有一种类能取某些离散的值,如±e、±2e型的电荷,要么是正电荷,要么是负等,e为基本电荷量电荷,不可能同时存在正负电荷静电力及其特点静电力是保守力静电力作用于带电粒子静电力的距离依赖性静电力的可逆性静电力是一种保守力,即电荷静电力只作用于带电粒子,不静电力服从库仑定律,其大小静电力是可逆的,即当两个电间的相互作用力不会随电荷运作用于中性粒子静电力大小与电荷间距离的平方成反比荷靠近时会吸引,当两个电荷动的路径而改变这意味着静正比于电荷量,方向由正电荷这意味着静电力随距离增大而远离时会排斥这与其他力如电场做的功等于电势差的负指向负电荷快速减小摩擦力不同值库仑定律的定性描述电荷相互吸引1异性电荷之间存在引力电荷相互排斥2同性电荷之间存在斥力力的大小与距离有关3力的大小与电荷量及距离平方成正比库仑定律描述了静电力的基本特点它指出:1异性电荷之间存在引力,同性电荷之间存在斥力2力的大小与电荷量成正比,与距离平方成反比这些定性规律为理解电荷之间的相互作用奠定了基础库仑定律的数学表达式单点电荷的静电场单点电荷产生的静电场称为单点电荷的静电场这种静电场的特点是:•场线呈放射状分布•场强与距离平方成反比•场强在不同方向上是不均匀的多个电荷的静电场多个正电荷的静电场多个负电荷的静电场正负电荷组合的静电场当有多个正电荷存在时,它们会产生各自的同理,多个负电荷也会产生相互叠加的静电如果存在正负电荷的组合,它们产生的静电静电场,并且这些静电场会相互叠加,形成复场这种静电场的分布会与正电荷的情况有场会有更加复杂的分布,常常会出现电场力杂的静电场分布所不同线交织的情况电场强度的计算010K100K0N/C10K N/C100K N/C电场强度为0时,不会对电荷产生任何作用强电场可以产生大的作用力,如闪电等自然极强的人工电场,通常用于高压电力输送现象电场强度是描述静电场强弱程度的物理量它的大小和方向决定了在电场中电荷受到的静电力可以通过电荷大小和受力大小计算出电场强度静电场的叠加理解叠加原理静电场可以看作由多个电荷产生的多个静电场的矢量叠加确定各场强向量计算每个电荷产生的静电场强度向量，并确定方向矢量叠加计算将各个静电场强度向量按照矢量叠加的方法相加，即可得到总的静电场强度静电场的作用力引力与斥力静电场中的电荷会产生引力和斥力,这些力的大小和方向由库仑定律决定作用力的计算可以通过库仑定律公式计算出静电场中电荷之间的作用力,从而分析场中力的大小和方向力的矢量叠加当一个电荷点受多个电荷作用时,可以采用矢量叠加的方法计算总作用力电场力做的功电场力的功当一个带电粒子在电场中移动时,电场力会做功这个功等于电场力的大小乘以移动的距离这个功会改变带电粒子的动能和电势能正功与负功如果带电粒子的移动方向与电场力的方向一致,则电场力做正功,增加了粒子的动能和电势能如果移动方向与电场力方向相反,则电场力做负功,减少了粒子的动能和电势能保守力与非保守力电场力是一种保守力,它只与初末状态有关,与路径无关而非保守力则与路径有关,如摩擦力电场力做的功用来计算电势能的变化电势能和电势电势能电势12电势能是静电场中两个点电荷电势是定义在静电场中的一个之间相互作用所产生的势能标量场,反映了场中每一点的电随着电荷之间距离的变化而变势能大小电势可以看作电势化能的能量密度电势能与电势的关系3电势能可以由电势和电荷的乘积表示电势能越大,电势也越大电荷越大,电势能也越大电势能的计算1J单点电荷的电势能U=kq/r电势能与电荷量和距离成正比3多个电荷的电势能计算方法单点电荷的电势能等于电荷q和距离r之间的库仑势能U=kq/r而对于多个电荷的系统,其总电势能是各电荷两两之间电势能的叠加通过合理运用这些公式,我们就可以计算出任意多个电荷构成的电势能电势的计算定义电势是某点的单位正电荷所受到的电场力的功计算公式V=W/q，其中V为电势，W为电场力的功，q为电荷量计算步骤

1.确定电荷位置和大小

2.计算电荷产生的电场力的功

3.根据公式计算得到电势电势的计算对于分析电场中的各种现象非常重要通过计算电势可以了解电场中的能量分布和电荷运动情况，为研究电磁现象提供理论依据电势的性质标量性质连续性电势是一个标量量,它只有大小没有方向电势是一个与位置有关的电势在任何连续的空间区域内都是连续的,没有间断这使得电势分物理量布的研究更加简单可传递性参考点电势可以通过电场传播,这使得静电场中的电势分布可以由某一点推电势是相对于一个参考点定义的,往往将无穷远处或地球表面的电势导至其他点定义为零电势的应用电势测量日常生活应用电气设计应用电势测量广泛应用于工业和科研领域,可以电势在生活中也有各种应用,如安全避雷、电势概念在电气系统的设计和分析中扮演着精确测量物体或区域的电势差电池供电等,维护人们的生活质量关键角色,确保电路的安全可靠运行带电粒子在电场中的运动加速或减速1带电粒子会受到电场力的作用,从而产生加速或减速的运动方向改变2带电粒子的运动方向会受到电场的影响而发生改变抛物线运动3在非匀强电场中,带电粒子会呈现抛物线运动的轨迹带电粒子在电场中的运动受到电场力的作用,表现为加速或减速、方向改变,以及在非匀强电场中呈现抛物线运动的轨迹这些特点有助于我们理解和预测带电粒子在电场中的行为带电粒子在匀强电场中的运动启动和加速1带电粒子在匀强电场中会受到恒定大小的电场力作用，使其以等加速度运动匀速运动2一旦粒子达到终速，它就会以恒定速度匀速前进，直到遇到其他力的作用抛物线运动3在竖直方向上，粒子会呈现抛物线形轨迹，受重力和电场力的共同作用带电粒子在非匀强电场中的运动力的分析在非匀强电场中,电场强度会随位置不同而改变,所受电场力也不同必须考虑电场力的方向和大小轨迹分析粒子在非匀强电场中的运动轨迹更为复杂,可能会出现加速度变化、曲线运动等情况动能和势能分析电场力做的功会引起粒子动能和势能的变化,需要结合整个过程进行分析带电粒子在电场中的偏转运动静电力作用1带电粒子在电场中受到静电力的作用方向改变2静电力的方向改变了粒子的运动方向抛物线轨迹3粒子在电场中呈现抛物线形轨迹当带电粒子进入电场时,它会受到静电力的作用,从而改变其运动方向受力的方向与电场力的方向一致,导致粒子的运动呈现抛物线轨迹这种现象称为带电粒子在电场中的偏转运动,在质谱仪、电子束等装置中有广泛应用电容与电容器什么是电容器电容器的作用12电容器是一种能够存储电荷的电容器能够暂时储存电能,在电电子元器件它由两个导电板路中可以起到滤波、耦合等作组成,中间由绝缘物质分隔用电容器的单位影响电容的因素34电容器的容量单位是法拉F电容器的容量取决于导电板的常用的还有微法拉μF和皮法面积、导电板之间的距离以及拉pF中间介质的介电常数电容器的种类平板电容器柱式电容器电解电容器陶瓷电容器由两个平行的金属板组成,具由圆柱形金属片绕成,结构更利用金属氧化层作为介质,具采用陶瓷材料作为介质,结构有简单稳定的结构广泛应用紧凑可以容纳更大的电容有很高的电容值广泛用于直紧凑耐高温多用于高频和高于电子电路中量流电路中压电路电容器的电容计算电容器的并联和串联并联电容器1多个电容器并联时,各电容器的电压相等,电荷总和等于各电容器电荷之和.串联电容器2多个电容器串联时,总电荷相等,电压总和等于各电容器电压之和.应用与选择3并联电容器可增加电容值,串联电容器可增加工作电压.根据实际需要选用不同连接方式.电容储能快速充放电电容器能快速地储存和释放大量电能,非常适用于需要瞬时释放大量电流的场合大容量储能在体积和质量相对较小的情况下,电容器能够储存大量的电能,能量密度很高电路应用电容器广泛应用于电子电路中,作为滤波、耦合、定时等电路元件发挥重要作用电容器的应用电路元件能量储存电容器广泛应用于电子电路中,用电容器可以储存静电能,用于电力作滤波、耦合、旁路等功能系统、电子设备等领域的能量调节计量测试静电防护电容器在测量电压、电流等参量电容器也可用于静电释放,保护敏时发挥重要作用,是电子测量仪器感电子设备免受静电损害的关键部件电荷的接触电离物理接触电势差当两种不同材质的物体接触时,由于材料的电子亲和力和导电性会发生电子从一种材质转移到另不同,会产生电势差,从而导致电一种材质的现象,产生接触电离子的转移效应空间电荷层应用在接触界面处会形成正负电荷分接触电离效应在摩擦静电、电池布不均匀的空间电荷层,从而产等领域有广泛应用生静电场电荷的感应效应电荷感应原理感应电荷的性质当带电体靠近其他导体时,导体表面会诱导出相反种类的电荷这感应电荷与引起它的带电体电性相反,数量相等感应电荷仅存在种电荷分布的改变称为感应效应感应效应是静电场作用的一种于导体表面,内部不存在感应电荷感应电荷可以自由移动重要表现电荷的耦合效应能量传递电荷之间的耦合效应可以实现能量的传递,让彼此相互影响和作用电荷相互作用带电粒子的耦合效应体现在它们之间的吸引或排斥,这是由静电力引起的谐振效应在某些情况下,电荷的耦合效应会产生谐振,使系统产生共振频率电荷的电离能电离能的定义影响电离能的因素电离能的应用电离能是指将一个原子或分子的最外层电子影响电离能的主要因素包括原子或分子的原电离能在原子物理学、化学反应、离子性化从原子或分子中完全分离出来所需要的最小子序数、价电子数、电负性、原子半径等合物的形成和稳定性等方面有重要应用它能量它是描述原子或分子稳定性的重要参它们决定了电子在原子或分子中的束缚程是研究原子结构和化学性质的基础数度。