电源内部的电场分布
3.2 电源电动势
温差发电和致冷的效率都并不高 优点：无转动部件、结构简单、寿命长、可靠、反应 快、易控制、可小型化、无噪声、无干扰、污染等 适用于某些特殊的场合。如太阳能汽车和空间站及人 造卫星中的太阳能电池
2
P耗
r 2 I r r 2 Rr (R r)
2
2
r R 时最大 P出
2
4r
＝ P耗
电源的效率：电源输出功率与电源总功率之比 P出 R 负载电阻越大，效率越高 P Rr 要求获得最大输出功率与电源效率高不能同时 满足（输变电路 ；无线电设备 ）
0
0
( x , y , z ) 0 ( x , y , z ) 0
“有体电流但无体电荷密度”，
匀导 体内 部有 电荷
0, 0, j v 0
如何理解？
恒定情况下电力线和电流线 必须与导体表面平行 若均匀导线中，电流线不与 导体表面平行
应用
温差电偶（如图）
主要用于测量温度 优点是，测量范围广 受热面积和热容量都可以做得很小，可测量微 小的温度变化或微小的热量
半导体的温差效应
金属中的温差电动势约为0一 10V／C 半导体中同样存在着以上三种效 应，而且更为显著，常为几百 V／C ，甚至达到几mV／C
温差电堆——发电
cos 1, 充电电路 , U cos 1, 放电电路 , U
闭合电路欧姆定律
外阻 上电 势降
内阻上电势降
IR Ir
I
Rr
导线中的电场
仔细体会，真正理解
1．导线中的电场：
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，
其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。
其二是这些因垂直分量侧移的净电荷的分布产生了附加电场，又叫感应电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。
只要不平衡立即补充进而达到平衡此之为动态平衡，比如化学反应中的动态平衡。
此时导线内的电场线保持与导线平行，自由电子只存在定向移动。
因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。
处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，并不是在此之前就是零，有一个动态变化过程，但是这个过程是瞬间的，这是由于外电场与在外电场作用下自由电荷移动后产生的感应电荷产生的附加电场共同作用下的结果，比如上面的垂直于导线方向的电场，达到平衡状态后场强为零，当然在未达到平衡状态之前并不是零。
恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。
注意：恒定电场不等同于匀强电场。
2. 电流的种类
①直流电：方向不随时间而改变的电流。
直流电分为恒定电流和脉动直流电两类：其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流；方向不随时间改变而大小随时间改变的电流叫脉动直流电。
②交流电：方向随时间做周期性变化的电流。
一般情况下大小也随时间而改变。
2011-11-21。
人教版高中物理必修第三册同步教案11.1电源和电流
第1节电源和电流学习目标1.知道电源的作用,掌握电流的形成条件,知道恒定电流的概念。
2.知道电流的定义、单位及方向的规定,会用公式I=分析相关问题。
3.电流形成的微观解释及微观表达式的使用。
自主预习电源:1.概念:电路中在电场力作用下能把从A到B的装置。
2.作用(1)移送电荷,维持电源正、负极间有一定的。
(2)保持电路中有的电流。
恒定电流:1.恒定电场(1)定义:由电路中的电荷所产生的稳定的电场。
(2)特点:电荷的分布是稳定的,不会随时间变化。
2.恒定电流定义:大小、都不随时间变化的电流。
3.电流(1)物理意义:反映了电流的程度。
(2)表达式:I=(3)单位:在国际单位制中电流的单位是,简称,符号是。
常用单位有、(单位符号分别为、)。
(4)电流的方向:规定定向移动方向或定向移动的反方向为电流方向。
课堂探究[情境设问]雷鸣电闪时,强大的电流使天空发出耀眼的闪光。
电容器,先直接给它250V的电压充电,然后两根引线连接,也就是短路。
听到啪的一声,看到闪耀的光,说明有电流。
直接接在灯泡两端,观察到什么现象?为什么雷鸣电闪时,强大的电流能使天空发出耀眼的强光,但它只能存在于一瞬间,而手电筒中的小灯泡却能持续发光?(一)电源A、B两个导体,分别带正、负电荷。
电荷周围有电场。
[思考讨论]1.请画出电场线来描述电场。
2.请描述一下这幅图中电势的高低情况。
3.电流是如何形成的?4.自由电子为什么会定向移动?从哪里移动到哪里?5.这样移动的结果,会引起什么物理量发生变化?[演示实验]电容器的充放电,静电感应起电机。
我们当然不希望电流是如此短暂的,那应该怎么办?怎样产生持续的电流?[类比分析]这是两个装了水的容器,液面高度不同,现用一根橡胶管连接两个容器,若要使水持续流动,应该怎么做?结论1:电源的作用:(二)恒定电流的含义[思考讨论]1.在恒定电场中,自由电子做什么运动?与静电场有何不同?2.那电流如何变?这会带来什么现象?3.导线中的微观粒子除了自由电子外,还有其他微观粒子,它们会对电子带来什么影响呢?结论2:恒定电流的含义:(三)恒定电流的大小下课铃想,同学们纷纷走出教室,到户外活动。
电场-基本概念与性质
恒定电流产生电场的应用
电解和电镀
利用恒定电流产生的电 场，对电解质溶液进行
电解或电镀操作。
电磁铁和电磁泵
利用恒定电流产生的磁场 和电场，实现电磁铁和电 磁泵的吸合和输送功能。
电子设备
在电子设备中，恒定电 流产生的电场用于驱动 各种电子元件和电路。
照明设备
在照明设备中，恒定电流产 生的电场用于激发荧光物质
电场在生物医学领域的应 用
电场对生物细胞和组织的影响 机制将逐渐深入，有望在生物 医学领域实现更广泛的应用， 如电场治疗、电场辅助药物输 送等。
电场传感器的智能化与微 型化
随着传感器技术的发展，电场 传感器将实现更高的智能化和 微型化程度，有望为物联网、 智能家居等领域的发展提供有 力支持。
THANK YOU
产生条件
电场的产生需要源电荷，即电场 是由电荷产生的。没有电荷的地 方不会自发地产生电场。
电荷与电场关系
电荷是电场的源
电荷是产生电场的根本原因，没有电 荷就不会有电场。
电场对电荷有力的作用
电场的基本性质是对放入其中的电荷 有力的作用，这种力称为电场力。
电场强度与方向
电场强度
电场强度是描述电场强弱的物理量，它等于单位正电荷在电 场中所受的电场力。电场强度越大，表示电场越强。
静电屏蔽原理及应用
静电屏蔽原理
静电屏蔽是指利用金属外壳或金 属网罩将需要保护的区域包围起 来，使外部静电场对内部区域的
影响大大减弱或消除。
静电屏蔽应用
静电屏蔽广泛应用于电子设备、仪 器仪表、通信线路等方面，以防止 外部静电场对设备或线路造成干扰 或损坏。
静电屏蔽注意事项
在设计静电屏蔽时，需要注意金属 外壳或网罩的接地问题，以及屏蔽 材料的导电性能和厚度等因素。
稳恒电流下导线上的电荷与电场分布问题
作者： 杨习志;孙彪
作者机构： 昆明市第一中学,云南昆明650031
出版物刊名： 物理教师
页码： 64-66页
年卷期： 2016年 第9期
主题词： 稳恒电流 稳恒电场 电荷分布 导线
摘要：本文针对中学物理教学中关于恒定电流与电场建立过程中的问题,深入探讨了稳恒电流下导线上的电荷与电场分布.经研究得知当电路稳定后与电源正极相连部分导线将积累正电荷,负极相连部分导线将积累负电荷,且越靠近电极部分积累的电荷越多,导线内部的电场沿导线方向且处处相等,外部电场由电荷分布特点决定.其次,净电荷只能分布于导体表面,导体内部有电子定向移动,但净电荷处处为零,最后还指出,导线在连接处的电荷积累情况与连接元件的电导率大小有关.。
总结静电场的分布规律
篇一：静电场知识点总结归纳高三必备一、点电荷和库仑定律1．如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷？(1)电荷量是物体带电的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍．－(2)元电荷不是电子，也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带有最小的电荷量，即e＝1.6×1019 c. (3)点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化的模型，对其带电荷量无限制． (4)试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响，且要求在其占据的空间内场强“相同”，故其应为带电荷量“足够小”的点电荷．2．库仑定律的理解和应用 (1)适用条件①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．②当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． (2)库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异种电荷相互吸引，为引力．二、库仑力作用下的平衡问题1．分析库仑力作用下的平衡问题的思路分析带电体平衡问题的方法与力学中分析物体平衡的方法是一样的，学会把电学问题力学化．分析方法是：(1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离． (2)对研究对象进行受力分析．有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力，而尘埃、液滴等一般需考虑重力． (3)列平衡方程(f合＝0或fx＝0，fy＝0)或用平衡条件推论分析． 2．三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反． (2)规律：“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”——正负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．三、场强的三个表达式的比较及场强的叠加 12.电场的叠加原理多个电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵循平行四边形定则．四、对电场线的进一步认识 1．点电荷的电场线的分布特点(1)离点电荷越近，电场线越密集，场强越强．(2)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同． 2．等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．(2)两点电荷连线的中垂面(线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直．在中垂面(线)上到o点等距离处各点的场强相等(o为两点电荷连线的中点)．(3)关于o点对称的两点a与a′，b与b′的场强等大、同向． 3．等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点 (1)两点电荷连线中点o处场强为零．(2)中点o附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．(3)在中垂面(线)上从o点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小． (4)两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行．(5)关于o点对称的两点a与a′，b与b′的场强等大、反向． 4．匀强电场中电场线分布特点电场线是平行、等间距的直线，场强方向与电场线平行．五、电势高低及电势能大小的比较方法 1．比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．(2)判断出uab的正负，再由uab＝φa－φb，比较φa、φb的大小，若uab＞0，则φa＞φb，若uab＜0，则φa＜φb.(3)取无穷远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势低．2．电势能大小的比较方法 (1)场源电荷判断法①离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小．②离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大． (2)电场线判断法①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小． (3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方．反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．六、电场力做功的特点及电场力做功的计算 1．电场力做功的特点电场力做的功和路径无关，只和初、末位置的电势差有关． 2．电场力做功的计算方法(1)由公式w＝flcos θ计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为w＝qele，式中le为电荷初末位置在电场方向上的距离．(2)由电势差的定义式计算，wab＝quab，对任何电场都适用．当uab＞0，q＞0或uab＜0，q＜0时，w＞0；否则w＜0.(3)由电场力做功与电势能变化的关系计算，wab＝epa－epb. (4)由动能定理计算：w电场力＋w其他力＝δek. 3．电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变． (3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．七、电场线、等势线与运动轨迹的综合分析1．带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力的情况以及初速度的情况共同决定的．运动轨迹上各点的切线方向表示粒子在该点的速度方向．电场线只能够描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，它决定了带电粒子在电场中各点所受电场力的方向和加速度的方向．2．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线．已知等势线也可以画出电场线． 3．在利用电场线、等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时，基本方法是：(1)根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向，带电粒子所受的合力(往往只受电场力)指向运动轨迹曲线的凹侧，再结合电场线确定带电粒子的带电种类或电场线的方向；(2)根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做正功还是做负功，电势能的变化情况或是等势面的电势高低．八、匀强电场中电场强度与电势差的关系u1．公式e＝d2．公式中d可理解为电场中两点所在等势面之间的距离，由此可得出一个结论：在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等．如图5所示，ab、cd平行且相等，则uab＝ucd九、静电现象1．处于静电平衡状态的导体具有以下特点(1)导体内部的场强(e0与e′的合场强)处处为零，e内＝0；(2)整个导体是等势体，导体的表面是等势面；(3)导体外部电场线与导体表面垂直；(4)静电荷只分布在导体外表面上，且与导体表面的曲率有关．2．静电屏蔽：如果用金属网罩(或金属壳)将一部分空间包围起来，这一包围空间以外的区域里，无论电场强弱如何，方向如何，空间内部电场强度均为零．因此金属网罩(或金属壳)对外电场有屏蔽作用．十、匀强电场中电场强度与电势差的关系u1．公式e＝d2．公式中d可理解为电场中两点所在等势面之间的距离，由此可得出一个结论：在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等．如图所示，ab、cd平行且相等，则uab＝ucd3．利用等分电势法画等势线及电场线的方法十一、平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．电容器的两极板与电源连接时，电容器两极板间的电压保持不变；εrs电容器先充电后与电源断开，电容器的电荷量保持不变． (2)用决定式c＝分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义4πkdqu式c＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．(4)用e＝分析电容器极板间场强的变化．ud十二、带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是曲线)，然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法是：(1)采用运动和力的观点：牛顿第二定律和运动学知识求解．(2)用能量转化的观点：动能定理和功能关系求解．2．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关．在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．(2)是否考虑重力要依据情况而定．基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力．十三、带电粒子在电场中的偏转在图中，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，vatqul12qul2偏转电压为u，若粒子飞离偏转电场时的偏距为y，偏转角为θ，则tan θ＝，y＝ayt＝vxv0mdv22mdv00带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的中点．所以侧移距离也可表示为ly＝θ，所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样．若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压u0加速后进入偏转电场212ul2yul的，则qu00，即y ＝，tan θ＝＝由以上讨论可知，粒子的偏转角和偏距与粒子的q、m无关，仅决定于加速 24du0x2du0电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的．十四、用能量的观点处理带电体在电场及复合场中的运动对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量的观点去处理，用能量观点处理也更简捷，具体的方法通常有两种： (1)用动能定理处理．思维顺序一般为：①明确研究对象的物理过程；②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是做负功；③弄清所研究过程的初、末两个状态的动能；④根据动能定理列出方程求解．(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理．列式的方法主要有两种：①从初、末状态的能量相等列方程；②从某些能量的减少量等于另一些能量的增加量列方程．十五、带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化(如方波)且不计粒子重力的情形．在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板中间便可获得交变电场．此类电场在同一时刻可看成是匀强的，即电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同，从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间而变化．(1)当粒子与电场平行射入时：粒子做直线运动，其初速度和受力决定了粒子的运动，粒子可以做周期性的运动． (2)粒子垂直电场方向射入时：沿初速度方向为匀速直线运动，在电场力方向上的分运动具有周期性．篇二：静电场知识点总结例题分析汇总中国最负责的教育品牌私塾国际学府学科教师辅导教案篇三：2013届高三物理之静电场规律总结(一)静电场规律汇总（一）（电场力的性质、能的性质、电容器常见题型）（最让你省力的一个文档）1.起电方法：摩擦起电、接触起电、感应起电．带电实质：物体带电的实质是得失电子、电荷的重新分布.－10例题1．m和n是两个不带电的物体，它们互相摩擦后m带正电1.6×10 c，下列判断正确的有( )． a．在摩擦前m和n的内部没有任何电荷 b．摩擦的过程中电子从n转移到m－10－10c．n在摩擦后一定带负电1.6×10 c d．m在摩擦过程中失去1.6×10个电子2.库仑定律表达式：f＝kq1q29222，式中k＝9.0×10 n·m/c，叫静电力常量． r适用条件：真空中的点电荷.当r―→0时，库仑定律不再成立，两电荷不能视为点电荷，此时可用微元法、割补法等对带电体做等效处理．化非点电荷为点电荷，进而应用库仑定律解决问题．例题2．在真空中有甲、乙两个点电荷，其相互作用力为f.要使它们之间的相互作用力为2f，下列方法可行的是( )．1a．使甲、乙电荷量都变为原来的2倍 b1c．使甲、乙之间距离变为原来的倍 d．使甲、乙之间距离变为原来的23.电荷守恒定律处理两相同金属球(视为点电荷)接触后电量重分问题时，应注意两者带电的异同，重放后其库仑力可能有两个解．规律总结：先中和后平分例题3两个半径相同的金属小球(视为点电荷)，带电荷量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的( )．43716a. b.c. d. 77973．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力f与它的电荷量q的比值．(2)定义式：e＝.单位：n/c或v/m(3)点电荷形成电场中某点的电场强度：e＝k2(4)方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向．(5)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.例题4．当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为e，若在同一点放入电荷fqqr量为q′＝2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度( )．a．大小为2e，方向与e相同 b．大小为2e，方向与e相反c．大小为e，方向与e相同 d．大小为e，方向与e相反规律总结：场强由电场的本身决定的，与试探电荷无关。
人教版高中物理(必修3)第三册课件：11.1 电源和电流
规律
总结
电解液导电时电流的计算方法
电解液导电与金属导体导电不同.金属导体中的自由电荷只有自由电子，而
电解液中的自由电荷是正、负离子，正、负离子在电解液中所受电场力方向
相反，运动方向相反，但形成的电流方向相同.运用I＝qt 计算时，q应是同一
时间内通过某一横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和.
v
知识深化
1.电流微观表达式I＝nqvS的理解
(1)I＝
q t
是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面
的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由
电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横
截面积S有关.
(2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率
3.电流是标量：虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则.
例1 在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图2所示，若测得2 s内各 有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向 如何？电流多大？
图2 答案 方向由A指向B 0.16 A
解析 NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－，它们在电场力 作用下向相反方向运动.溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相 同，即由A指向B. Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，NaCl溶液导 电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A定向移动，负离子的运动可以等效地 看作正离子沿相反方向的运动，所以每秒通过M横截面的电荷量为两种离子电 荷量的绝对值之和， 则有 I＝qt ＝|q1|＋t |q2|＝1.0×1018×1.6×10－19＋2 1.0×1018×1.6×10－19 A ＝0.16 A.
平板电容器的电场分布与电容量
平板电容器的电场分布与电容量平板电容器作为一种常见的电容器，被广泛应用于电子设备和电路中。
它具有结构简单、体积小、可重复使用等优点，因此备受青睐。
然而，要理解平板电容器的电场分布与电容量，我们需要从电场分布和电容量两个方面来进行探讨。
首先，我们来看平板电容器的电场分布。
平板电容器由两块平行导体板组成，两板之间填充了介质，介质可以是空气、真空或其他绝缘材料。
当平板电容器连接到电源时，电源会产生电场，电场线由正极指向负极，在平板电容器中，正极对应一块导体板，负极对应另一块导体板。
在平板电容器内部，电场的分布是均匀的。
这是因为两块导体板之间的距离是恒定的，电场线是垂直于导体板的分布。
当两块导体板的面积增大时，电场的分布也会相应地变大，反之亦然。
这种均匀分布的电场，为平板电容器提供了良好的电荷存储和传导环境。
接下来，我们来探讨平板电容器的电容量。
电容量是指平板电容器存储电荷的能力，通常用C表示。
电容量与导体板的面积、导体板间的距离以及介质的电容率有关。
电容量的计算公式为C = ε0 * εr * A / d，其中ε0为真空中的介电常数，约为8.85 x 10^-12 F/m；εr为介质的相对介电常数；A为导体板的面积；d为导体板之间的距离。
从公式可以看出，电容量与导体板面积成正比，与导体板间距离成反比，与介质的相对介电常数有关。
当导体板面积增大时，电容量也会相应增大；当导体板间距离减小时，电容量也会增大；当介质的相对介电常数增大时，电容量也会增大。
因此，通过调整这些参数，我们可以控制平板电容器的电容量。
此外，还有一种可以改变平板电容器电容量的方法，就是改变电容器之间的介质种类。
不同的介质具有不同的电容率，所以改变介质种类也会对电容量产生影响。
例如，某些高介电常数的介质，如二氧化钛或聚二甲基硅氧烷，具有更高的电容率，可以提高平板电容器的电容量。
综上所述，平板电容器的电场分布与电容量密切相关。
电场分布均匀有助于电荷的存储和传导；而电容量则受到导体板的面积、导体板间距离以及介质的电容率的影响。
电场
（2）公式： EP（与试探电荷无关）
q （3）单位：伏特（V） （4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降 低最快的方向） 选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．（大地或无穷远 默认为零）
B
A
探针
G
电
4．接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然 后用另一探计在这一基准点的一侧距此基准
场 点约1cm处跟导电纸接触，这时一般会看到灵 敏电流计的指针发生偏转，左右移动探针位置，
可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用
探针把这一点位置复印在白纸上。
5．按步骤4的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及 远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距 离约为1cm。
答案：BD
从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试
电 探电荷的动能？
场 分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力
做功的情况。 （1）q沿直线从A到B （2）q沿折线从A到M、再从M到B （3）q沿任意曲线线A到B
结果都一样即：W=qELAM =qELABcos 【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两 点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。 与重力做功类比，引出：电势能
实验器材： 学生电源或电池组（电压约为6V），灵敏电流计， 开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极 两个，探针两支，导线若干，木板一块，图钉， 刻度尺。
电
1．在平整的木板上,由下而上依次铺放白纸、复写 纸、导电纸各一张,导电纸有导电物质的一面要向
场 上,用图钉把白纸、复写纸、和导电纸一起固定在
①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向.
电路中的电场特点
电路中的电场特点一.静电场，是指观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。
它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质，其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。
根据环量定理，静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场力所做的功都为零，因此静电场是保守场．二.恒定电场，是一种闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场，其特点是电场线处处沿着到导体方向，由于电荷的分布是稳定的，，由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场。
條萊垍頭导线中的恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的；静电场是由静电荷所产生的，它们的共性与区别如下。
1.两种电场的共性:（1）它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；（2）它们对处于其中的电荷都有力的作用；（3）在这两种电场中移动电荷时相应的电场力一般都要做功。
2.两种电场的区别:（1）导体中要建立恒定电场就必须将导体与电源相连接，形成一个闭合的回路，静电场的建立只需要有电荷存在；（2）静电平衡状态下的导体内部场强为零，恒定电场条件下导体内部可以带电，导体内部的场强也可以不为零；（3）静电场的电场线一般不是电荷运动的轨迹线，但是，导体中稳恒电场的电场线是电荷运动的轨迹线。
特别提醒：在有恒定电流的导体中，场强不为零，体中存在恒定电场，但处于静电平衡状态的导体内部场强为零，导体上任意两点的电势差为零，两者并不矛盾，只是描述导体的两种不同的状态，一种是动态平衡状态，一种是静电平衡状态.导线内的电场是由电源、导线等电路元件上的堆积电荷共同形成的合电场.尽管这些电荷在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以整个电路电荷的分布是稳定的，且又是定向移动的，因此，处于一种动态平衡状态.而导体处于静电平衡状态时，电荷的分布是恒定的，导体内没有电荷的定向移动.要注意认真从“场”的角度来分析和理解“路”的问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电源内部的电场分布
安徽省萧县中学李峰
核心提示：并不能认为电源内电势均匀地连续的分布着，总是存在着由正极指向负极的
电场。
在电源内，也并非由“非静电力”把直接把正电荷由负极传送到电源正极......
普通高中课程标准《物理》实验教科书（人民教育出版社，2010年4月第三版），第二
章第二节，关于电源的电动势，有这样一段叙述:“由于正、负极总保持一定数量的正、负
电荷，所以电源内部总存在着由正极指向负极的电场。
在这个电场中，正
电荷所受的静电力阻碍它继续向正极移动。
因此在电源内要使正电荷向正
极移动，就一定要有‘非静电力’作用于电荷才行。
”其彩色插图电源部
分如图1：
图1 本人认为：教材对电动势和电源内部电场分布不加区别,不加分析的作如此笼统的概括
的叙述，不仅不符合电源内部实际电场分布，还给学生认识和理解电源内部电场造成知识
和思维上的混乱，更增加了理解电源电动势的难度。
下面我们以蓄电池为例，分析电动势的产生及电源内部的电场分布。
我们知道，蓄电池产生电动势的基本原理都是相同的.都是靠作为正、负两极的不同材
质的金属板（棒，下略）和与金属板附近的电解液之间的化学作用，即“非静电力”将金属
板和电解液中正、负电荷分离，在极板附近产生电偶极层，形成电势差，从而完成将化学能
转化为电能的过程。
而正负两电极电势差之和，就是该电源的电动势。
当电路断开时，在电源负极，在“非静电力”作用下，金属离子与电子分离。
进入电解
液的正离子与留在金属棒上的电子形成电偶极层，在此电偶极层中，电场方向由极层上正离
子指向负极极板，这一电场阻碍金属离子的进一步分离。
当电场力与“非静电力”达到动态
平衡时，溶液与电极间形成相对稳定的电势差，即在电源负极处形成一次电势跃变，记作
U CD。
而发生电势跃变的空间尺度应当是很小的。
同理，在电源正极，电极与电解液产生化学作用，溶液中正离子积聚到电源正极。
使正
极上积聚的正离子与正极附近电解液中负离子形成电偶极层，电场方向由正极指向溶液，这
一电场阻碍正离子在正极进一步聚集。
当电场力与使溶液中正离子积聚到
正极上的化学力即“非静电力”达到动态平衡时，正极与电解液间形成相
对稳定的电势差，即在正极附近也形成一次电势跃变，其电势差记作U AB。
同样，发生此电势跃变的空间尺度也很小。
如图2:
图2 以上分析可以看出，在电源内部，除了AB间存在着由A指向B，CD间存在着由C指向
D的电场外，相对于AB，CD发生电势跃变的电偶极层更为广大的BC区域内，并不存在着由
负极指向正极的电场。
AB与CD两个电偶极层的电荷在BC区间产生的电场方向相反，合场
强为零。
各处电势相等，电源电动势等于两电极处电势跃变之和。
即 E=U AB+U CD。
当外电路接通时，负极上电子沿外电路流向正极，形成由正极流向负极的电流。
而在电
源内部，负极上电子减少，必然有与之形成电偶的正离子脱离电偶极层进入电源内部的电解液，动态平衡破坏。
在“非静电力”作用下，负极又将释放新的正离子使得负极上的电子得
到补充，以达到新的动态平衡，使得电偶极层上电势跃变，仍然保持为U CD不变。
而在电源正极，外电路流入的电子与极板上正电荷中和，原来的动态平衡被打破。
在“非
静电力”的化学作用下，又将有新的液体中正离子不断沉积到极板上来，以达到新的动态平
衡，使得电偶极层上电势跃变，仍保持U AB不变。
在发生这一变化过程中，负极附近溶液中正离子增多。
而在正极附近的溶液中，由于不
断有正离子沉积到极板上，剩余较多的负离子。
从而形成一个由负极电偶极层上正电荷层指
向正极处电偶极层负电荷层处的电场。
正是这个电场力，在电源内部把负
极处电极释放的正电荷，从电源内由负极电偶极层C处移动到正极的电偶
极层的B处。
这时电源内，负极电偶极层C处的电势将高于正极处电偶极
层B处的电势。
这时电偶极层B到C区间内的电场，非但不是由正极指向
负极，而是相反，是由负极指向正极，即由C指向B。
正是依靠这一电场
力的作用，才使得正电荷在电源内由负极的C处移动到正极的B处。
如图3：
图3
而且，在这一过程中，要消耗电势能对电荷做功。
电势降落U内=Ir（I为电路中电流强
度，r为电源内电阻）。
E=U AB+U BC而对外输出的电压则只有U=E-U内=U AB+U BC-Ir。
当给电源充电时，在电源负极，电子增多，原来的平衡被打破。
金属离子还原为原子附
着在极板上，电解液中带正电的金属离子流向电源负极。
在化学作用下达到新的动态平衡，
电势差仍为U CD，在正极板处，电流从正极流入，动态平衡被打破。
正电荷进入电解液，与
电偶极层处负离子相中和，在“非静电力”的化学作用下，电解液中分
解出新的负离子来补偿，建立新的动态平衡。
电偶极层处电势差仍为U AB，
而由于两极附近正负离子的变化，溶液中产生新的电场。
电场方向由正
极指向负极，即由B指向C。
在电场力作用下，在电解液中形成大小为
I的电流。
BC间的电势差为U BC=Ir。
r为BC间电解液的电阻，即电源内
电阻。
这时两极间电动势仍为E=U AB+U CD，两极间电压U=U AB+U CD+U BC=E+Ir，如图4:
图4
从以上分析可以看出，电路断开时，电源内电场强度为零；当电路接通，电源对外供电
时，电源内部电场实际上是由负极指向正极处；只有外电路对电源充电时，电源内部才真正
存在着由正极指向负极的电场。
电场并非均匀的分布于整个电源内部。
诚然，电源正极电势中高于负极电势，那是经过
两电极附近，由于“非静电力”的化学作用产生的电势跃变获得的。
并不能认为电源内电势
均匀地连续的分布着，总是存在着由正极指向负极的电场。
在电源内，也并非由“非静电力”
把直接把正电荷由负极传送到电源正极，在外电路接通时，而是由电场力把正电荷由负极送
到正极。