静电场课件PPT课件
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大学物理课件第五章静电场65页PPT
结论： 电场中各处的力 学性质不同。
2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷
结论： F 恒矢量
q0
F3
q3
F1
q1
Q
q2
F2
电场强度定义：
E
F
qo
单位：N·C-1
1. 电场强度的大小为F/q0 。
2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场 力的方向。
FqE
➢ 电场强度的计算
1．点电荷电场中的电场强度
n
Fi
E i1 q0
n Fi q i 1 0
n
Ei i1
q1 r0 1
F02r02q2 F
q0
F01
若干个静止的点电荷q1、q2、……qn，同时存在时的
场强为
n
E Ei
i 1
i
qi
4 π ori2
eˆri
3．连续分布电荷电场中的电场强度
将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意
目录
第五章 第六章 第七章 第八章
静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场
第五章 静电场
5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度
5-1 电荷 库仑定律
➢ 电荷 带电现象：物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷： • 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。
Qi c
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基本定
律之一。
➢ 库仑定律
库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。
2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷
结论： F 恒矢量
q0
F3
q3
F1
q1
Q
q2
F2
电场强度定义：
E
F
qo
单位：N·C-1
1. 电场强度的大小为F/q0 。
2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场 力的方向。
FqE
➢ 电场强度的计算
1．点电荷电场中的电场强度
n
Fi
E i1 q0
n Fi q i 1 0
n
Ei i1
q1 r0 1
F02r02q2 F
q0
F01
若干个静止的点电荷q1、q2、……qn，同时存在时的
场强为
n
E Ei
i 1
i
qi
4 π ori2
eˆri
3．连续分布电荷电场中的电场强度
将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意
目录
第五章 第六章 第七章 第八章
静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场
第五章 静电场
5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度
5-1 电荷 库仑定律
➢ 电荷 带电现象：物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷： • 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。
Qi c
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基本定
律之一。
➢ 库仑定律
库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。
静电的知识PPT课件
物体之间摩擦、接触、感应等过 程会使得物体表面电荷分布不均 匀，从而产生静电。
静电场与电荷分布
静电场
由静止电荷产生的电场称为静电场。静电场是有源无旋场，电荷是场源。
电荷分布
在静电场中，电荷分布决定了电场的分布。电荷分布可以是点电荷、线电荷或 面电荷等。
静电现象及其特点
静止性
静电是静止状态下的电荷，不 会流动。
探讨
传导起电方式在静电喷涂、静电复印等领域有着广泛的应用 。例如，在静电喷涂中，利用高压静电场使涂料微粒带上负 电荷，然后飞向接地的被涂物表面，形成均匀的涂层。
03
静电危害与防护措施
静电对人体危害及安全距离要求
静电电击
静电放电时产生的瞬间高电压 可能导致人体电击，造成伤害
。
引发火灾或爆炸
静电放电产生的火花可能引燃 易燃物质，引发火灾或爆炸。
过程描述
例如，将带电的玻璃棒与验电器的金属球接触，验电器的金属箔会张开，这是因 为玻璃棒上的电荷转移到了验电器上，使验电器也带上电原理
当带电物体靠近另一个导体时，会在导体中产生感应电荷， 感应电荷的极性与带电物体相反。如果此时将导体接地，感 应电荷会通过接地线流入大地，从而使导体带上与带电物体 相反的电荷。
实验步骤详细指导
步骤一
准备实验器材，包括 静电发生器、金属球、 绝缘支架、验电器等。
步骤二
将金属球悬挂在绝缘 支架上，并确保金属 球与地面绝缘。
步骤三
打开静电发生器，调 整电压和频率，使金 属球带上电荷。
步骤四
使用验电器检验金属 球是否带电，并记录 电荷性质（正电荷或 负电荷）。
步骤五
改变静电发生器的电 压和频率，重复步骤 三和四，观察并记录 不同条件下的静电现 象。
静电场与电荷分布
静电场
由静止电荷产生的电场称为静电场。静电场是有源无旋场，电荷是场源。
电荷分布
在静电场中，电荷分布决定了电场的分布。电荷分布可以是点电荷、线电荷或 面电荷等。
静电现象及其特点
静止性
静电是静止状态下的电荷，不 会流动。
探讨
传导起电方式在静电喷涂、静电复印等领域有着广泛的应用 。例如，在静电喷涂中，利用高压静电场使涂料微粒带上负 电荷，然后飞向接地的被涂物表面，形成均匀的涂层。
03
静电危害与防护措施
静电对人体危害及安全距离要求
静电电击
静电放电时产生的瞬间高电压 可能导致人体电击，造成伤害
。
引发火灾或爆炸
静电放电产生的火花可能引燃 易燃物质，引发火灾或爆炸。
过程描述
例如，将带电的玻璃棒与验电器的金属球接触，验电器的金属箔会张开，这是因 为玻璃棒上的电荷转移到了验电器上，使验电器也带上电原理
当带电物体靠近另一个导体时，会在导体中产生感应电荷， 感应电荷的极性与带电物体相反。如果此时将导体接地，感 应电荷会通过接地线流入大地，从而使导体带上与带电物体 相反的电荷。
实验步骤详细指导
步骤一
准备实验器材，包括 静电发生器、金属球、 绝缘支架、验电器等。
步骤二
将金属球悬挂在绝缘 支架上，并确保金属 球与地面绝缘。
步骤三
打开静电发生器，调 整电压和频率，使金 属球带上电荷。
步骤四
使用验电器检验金属 球是否带电，并记录 电荷性质（正电荷或 负电荷）。
步骤五
改变静电发生器的电 压和频率，重复步骤 三和四，观察并记录 不同条件下的静电现 象。
静电场复习 PPT课件
方法三:电势降低最快的方向就是场强 的方向。
类型三 电场强度的考察
例 3. 两带电量分别为q和－q的点电荷放在 x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线 上场强大小E与x关系的是图（ A ）
E
E
E
E
qO
A
-q Lx
qO
B
-q Lx
qO
-q
CLx
qO
D
-q Lx
3、电势、电势差、电势能、电场力 的功
以O点电势最高，选项A、B错误；
A 根据U=Ed，电场强度是变量,可用E-x图像面积
表确;示x电1和势x，3两所点以电x场1和强-x度1两大点小的相电等势，相电等势，不C相正等，
D错误。
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法一: 根据电场力做功的正负判断，若 电场力对移动电荷做正（负）功，则电 势能减少（增加）；
2.等势面
等势面的性质： ①．在同一等势面上 各点电势相等，所以 在同一等势面上移动 电荷，电场力不做功 ②．电场线跟等势面 一定垂直，并且由电 甲 等量异号点电荷的电场 势高的等势面指向电
势低的等势面。 ③．等势面越密，电
场强度越大 ④．等势面不相交，
不相切
乙 等量同号点电荷的电场
丁 孤立带电体的电场 丙 正点电荷的电场
• 电荷守恒定律 电荷既不会创生，也不会消灭，它只
能从一个物体转移到另一个物体，或者 从物体的一部分转移到另一部分。在转 移的过程中，电荷的总量保持不变。
或：一个与外界没有电荷交换的系统， 电荷的代数和保持不变。
一、电荷及库仑定律
元电荷 是指最小的电量e=1.60×10－19C。
点电荷 是指不考虑形状和大小的带电体。
一、电荷及库仑定律
类型三 电场强度的考察
例 3. 两带电量分别为q和－q的点电荷放在 x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线 上场强大小E与x关系的是图（ A ）
E
E
E
E
qO
A
-q Lx
qO
B
-q Lx
qO
-q
CLx
qO
D
-q Lx
3、电势、电势差、电势能、电场力 的功
以O点电势最高，选项A、B错误；
A 根据U=Ed，电场强度是变量,可用E-x图像面积
表确;示x电1和势x，3两所点以电x场1和强-x度1两大点小的相电等势，相电等势，不C相正等，
D错误。
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法一: 根据电场力做功的正负判断，若 电场力对移动电荷做正（负）功，则电 势能减少（增加）；
2.等势面
等势面的性质： ①．在同一等势面上 各点电势相等，所以 在同一等势面上移动 电荷，电场力不做功 ②．电场线跟等势面 一定垂直，并且由电 甲 等量异号点电荷的电场 势高的等势面指向电
势低的等势面。 ③．等势面越密，电
场强度越大 ④．等势面不相交，
不相切
乙 等量同号点电荷的电场
丁 孤立带电体的电场 丙 正点电荷的电场
• 电荷守恒定律 电荷既不会创生，也不会消灭，它只
能从一个物体转移到另一个物体，或者 从物体的一部分转移到另一部分。在转 移的过程中，电荷的总量保持不变。
或：一个与外界没有电荷交换的系统， 电荷的代数和保持不变。
一、电荷及库仑定律
元电荷 是指最小的电量e=1.60×10－19C。
点电荷 是指不考虑形状和大小的带电体。
一、电荷及库仑定律
2024全新高中物理《静电场》ppt课件
03 导体表面电荷分布
在静电平衡状态下，导体表面电荷分布是不均匀 的，电荷密度与表面曲率有关，曲率越大的地方 电荷密度越大。
绝缘体在静电场中表现
01
不导电性
绝缘体内部几乎没有自由电子，因此在静电场作用下，不会像导体那样
出现明显的电荷重新分布。
02 03
极化现象
虽然绝缘体内部没有自由电子，但在强电场作用下，其内部的束缚电荷 可能会发生微小位移，导致绝缘体两端出现微弱的异种电荷，这种现象 称为极化。
击穿现象
当静电场强度超过一定限度时，绝缘体会被击穿，变成导体，此时会出 现明显的电流和电荷重新分布。
导体和绝缘体之间相互作用
静电感应起电
当一个带电体靠近一个中性导体时， 由于静电感应现象，导体会出现异种 电荷，这种现象称为静电感应起电。
接触起电
静电屏蔽
在某些情况下，绝缘体可以起到静电 屏蔽的作用。例如，将一个带电体放 入一个空腔的绝缘体内部，外部将不 会受到内部带电体的影响。
当两个不同电势的导体相互接触时， 会发生电荷转移，使得两个导体达到 相同的电势，这种现象称为接触起电。
接地金属物体上感应起电现象
接地金属物体的性质
接地金属物体是指与大地相连的金属物体。由于大地是一个巨大的导体，因此接地金属物体 具有与大地相同的电势。
感应起电现象
当带电体靠近接地金属物体时，由于静电感应现象，接地金属物体会出现异种电荷。此时如 果将接地金属物体与带电体接触再分离，接地金属物体就会带上与带电体相反的电荷。
静电除尘技术原理及实践应用
原理
利用高压静电场使气体电离，尘粒与负离子结合带上负电后， 趋向阳极表面放电而沉积。
实践应用
工业废气处理、空气净化等领域，可去除微小颗粒，净化效率 高。
在静电平衡状态下，导体表面电荷分布是不均匀 的，电荷密度与表面曲率有关，曲率越大的地方 电荷密度越大。
绝缘体在静电场中表现
01
不导电性
绝缘体内部几乎没有自由电子，因此在静电场作用下，不会像导体那样
出现明显的电荷重新分布。
02 03
极化现象
虽然绝缘体内部没有自由电子，但在强电场作用下，其内部的束缚电荷 可能会发生微小位移，导致绝缘体两端出现微弱的异种电荷，这种现象 称为极化。
击穿现象
当静电场强度超过一定限度时，绝缘体会被击穿，变成导体，此时会出 现明显的电流和电荷重新分布。
导体和绝缘体之间相互作用
静电感应起电
当一个带电体靠近一个中性导体时， 由于静电感应现象，导体会出现异种 电荷，这种现象称为静电感应起电。
接触起电
静电屏蔽
在某些情况下，绝缘体可以起到静电 屏蔽的作用。例如，将一个带电体放 入一个空腔的绝缘体内部，外部将不 会受到内部带电体的影响。
当两个不同电势的导体相互接触时， 会发生电荷转移，使得两个导体达到 相同的电势，这种现象称为接触起电。
接地金属物体上感应起电现象
接地金属物体的性质
接地金属物体是指与大地相连的金属物体。由于大地是一个巨大的导体，因此接地金属物体 具有与大地相同的电势。
感应起电现象
当带电体靠近接地金属物体时，由于静电感应现象，接地金属物体会出现异种电荷。此时如 果将接地金属物体与带电体接触再分离，接地金属物体就会带上与带电体相反的电荷。
静电除尘技术原理及实践应用
原理
利用高压静电场使气体电离，尘粒与负离子结合带上负电后， 趋向阳极表面放电而沉积。
实践应用
工业废气处理、空气净化等领域，可去除微小颗粒，净化效率 高。
第11章 静电场精品PPT课件
第11章 静电场
(electrostatic field)
§11.1 电荷
1.电荷的定义及种类: 电荷有正、负两种。
+-
注意：(1)电荷不是物质而是物体的属性。
(2)电量（Q, q）：表示物体所带电荷多少的物理量。 2. 电荷守恒定律 在一个孤立系统内发生的任何的变化过程中，电荷总 数(电荷的代数和)保持不变。
3. 电荷的量子性： qne
e1.6012 0 1C 9 -----基本电荷量
§11.2
一、库仑定律
库仑定 律与+叠q 加原r理+q
1.点电荷模型
F2 1
P
F1 2
当带电体的形状、大小与它们之间的距离相比可以忽略时，
可以把带电体看作点电荷。
2.库仑定律 ----静电力所服从的规律 真空中两个静止点电荷之间相互作用力的大小与这两个点
电荷所施静电力的矢量和--------电场力的叠加原理。
q2
-
FF01F02
+
Fo2
q1
+
F
F Fi
qo
Fo1
i
连续带电体对点电荷的作用
FdF
dq
+
q dF
F x dF x F y dF y
§11.3 电场和电场强度
一、电场 —— 电荷周围存在着的特殊物质
产生
电场
EA
作用
电荷A
电荷B
作用
P
n
E Ei
i
3.连续带电体的场强
dE
1
4 0
dr2qer
Y
E
q
dE
q
1
4 0
大学物理静电场ppt课件
大学物理静电场ppt 课件
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中的电荷分布与电势 • 静电感应与电容器 • 静电场中的能量与动量 • 静电场与物质相互作用 • 总结回顾与拓展延伸
01
静电场基本概念与性质
电荷与电场
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中 的其他电荷有力的作用。
典型问题解析
电荷在电场中的受力与运动
根据库仑定律和牛顿第二定律分析电 荷在电场中的受力与运动情况。
电场强度与电势的关系
通过电场强度与电势的微分关系，分 析电场强度与电势的变化规律。
电容器与电容
分析平行板电容器、圆柱形电容器等 典型电容器的电容、电量、电压等物 理量的关系。
静电场的能量
计算静电场中电荷系统的电势能、电 场能量等物理量，分析静电场的能量 转化与守恒问题。
某些晶体在受到外力作用时，内部产生电极化现象，从而在晶体表面产生电荷的现象。 压电效应具有可逆性，即外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。
热电效应
温差引起的电荷分布和电流现象。包括塞贝克效应（温差产生电压）和帕尔贴效应（电 流产生温差）。
压电效应和热电效应的应用
在传感器、换能器、制冷技术等领域有广泛应用。
静电场能量密度及总能量计算
静电场能量密度定义
01
单位体积内静电场所具有的能量。
计算公式
02
能量密度 = 1/2 * 电场强度平方 * 电介质常数。
静电场总能量计算
03
对能量密度在整个空间进行积分。
带电粒子在静电场中运动规律
运动方程
根据牛顿第二定律和库仑定律建立带电粒子在静 电场中的运动方程。
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中的电荷分布与电势 • 静电感应与电容器 • 静电场中的能量与动量 • 静电场与物质相互作用 • 总结回顾与拓展延伸
01
静电场基本概念与性质
电荷与电场
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中 的其他电荷有力的作用。
典型问题解析
电荷在电场中的受力与运动
根据库仑定律和牛顿第二定律分析电 荷在电场中的受力与运动情况。
电场强度与电势的关系
通过电场强度与电势的微分关系，分 析电场强度与电势的变化规律。
电容器与电容
分析平行板电容器、圆柱形电容器等 典型电容器的电容、电量、电压等物 理量的关系。
静电场的能量
计算静电场中电荷系统的电势能、电 场能量等物理量，分析静电场的能量 转化与守恒问题。
某些晶体在受到外力作用时，内部产生电极化现象，从而在晶体表面产生电荷的现象。 压电效应具有可逆性，即外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。
热电效应
温差引起的电荷分布和电流现象。包括塞贝克效应（温差产生电压）和帕尔贴效应（电 流产生温差）。
压电效应和热电效应的应用
在传感器、换能器、制冷技术等领域有广泛应用。
静电场能量密度及总能量计算
静电场能量密度定义
01
单位体积内静电场所具有的能量。
计算公式
02
能量密度 = 1/2 * 电场强度平方 * 电介质常数。
静电场总能量计算
03
对能量密度在整个空间进行积分。
带电粒子在静电场中运动规律
运动方程
根据牛顿第二定律和库仑定律建立带电粒子在静 电场中的运动方程。
静电场ppt课件
性质
电场线始于正电荷，终止于负电荷，不闭合也不 相交。
应用
通过电场线的分布可以直观地了解电场的强弱和 方向，有助于解决实际问题。
04
静电场的物理效应
电场对带电粒子的作用
静电场对带电粒子产生力作用，使带电粒子在电场中受到电场力。 电场力对带电粒子产生加速度，使带电粒子在电场中运动。
带电粒子在电场中运动时，会受到电场力做功，从而改变带电粒子的动能和势能。
静电除尘广泛应用于工业和环保领域，如燃煤电厂、垃圾焚烧厂等。
静电复印
静电复印
利用静电场将墨粉或色粉吸附在纸张上，通过显影、转印、定影等 过程形成图像或文字。
原理
通过充电辊给纸张施加电荷，然后通过墨粉盒施加带相反电荷的墨 粉，在电场力的作用下墨粉被吸附在纸张上形成图像。
应用
静电复印广泛应用于办公、印刷等领域。
电场强度
电场中某点的电场强度， 等于单位正电荷在该点所 受的电场力。
静电场的性质
方向性
电场线有方向，电场强度 的方向与电场线垂直，并 指向负电荷。
矢量性
电场强度是矢量，具有大 小和方向。
独立性
电场中某点的电场Байду номын сангаас度由 该点附近的电荷独立决定。
静电场的分类
按源分
按边界条件分
静电场可分为孤立导体静电力产生的 静电场和电荷分布产生的静电场。
静电喷涂
静电喷涂
01
利用静电场将涂料微粒吸附在工件表面，通过热固化或交联固
化等过程形成涂层。
原理
02
工件接地后与喷枪电极之间形成高压电场，涂料微粒在电场力
的作用下被吸附在工件表面。
应用
03
静电喷涂广泛应用于汽车、家具、机械等领域，具有涂层均匀、
电场线始于正电荷，终止于负电荷，不闭合也不 相交。
应用
通过电场线的分布可以直观地了解电场的强弱和 方向，有助于解决实际问题。
04
静电场的物理效应
电场对带电粒子的作用
静电场对带电粒子产生力作用，使带电粒子在电场中受到电场力。 电场力对带电粒子产生加速度，使带电粒子在电场中运动。
带电粒子在电场中运动时，会受到电场力做功，从而改变带电粒子的动能和势能。
静电除尘广泛应用于工业和环保领域，如燃煤电厂、垃圾焚烧厂等。
静电复印
静电复印
利用静电场将墨粉或色粉吸附在纸张上，通过显影、转印、定影等 过程形成图像或文字。
原理
通过充电辊给纸张施加电荷，然后通过墨粉盒施加带相反电荷的墨 粉，在电场力的作用下墨粉被吸附在纸张上形成图像。
应用
静电复印广泛应用于办公、印刷等领域。
电场强度
电场中某点的电场强度， 等于单位正电荷在该点所 受的电场力。
静电场的性质
方向性
电场线有方向，电场强度 的方向与电场线垂直，并 指向负电荷。
矢量性
电场强度是矢量，具有大 小和方向。
独立性
电场中某点的电场Байду номын сангаас度由 该点附近的电荷独立决定。
静电场的分类
按源分
按边界条件分
静电场可分为孤立导体静电力产生的 静电场和电荷分布产生的静电场。
静电喷涂
静电喷涂
01
利用静电场将涂料微粒吸附在工件表面，通过热固化或交联固
化等过程形成涂层。
原理
02
工件接地后与喷枪电极之间形成高压电场，涂料微粒在电场力
的作用下被吸附在工件表面。
应用
03
静电喷涂广泛应用于汽车、家具、机械等领域，具有涂层均匀、
大学物理课件静电场
有限差分法求解边值问题
有限差分法原理
将连续的空间离散化为网格，用差分方程近 似代替微分方程进行数值求解。
有限差分法的离散化方案
常见的离散化方案包括向前差分、向后差分 和中心差分等。
有限差分法的求解步骤
建立差分方程、确定边界条件、采用迭代法 或直接法求解差分方程得到近似解。
06 静电危害防护与 安全措施
连续分布电荷系统势能计算方法
通过积分求解连续分布电荷的势能，需考虑电荷分 布的空间范围和形状。
静电场能量密度和总能量
静电场能量密度定义
单位体积内静电场所具有的能量。
静电场能量密度计算公式
$w = frac{1}{2} varepsilon_0 E^2$，其中$varepsilon_0$为真空 介电常数，$E$为电场强度。
静电场总能量计算
通过对静电场能量密度在空间上的积分，可求得静电场的总能量。
能量守恒定律在静电场中应用
能量守恒定律表述
在一个孤立系统中，无论发生何种变化，系统的总能量保持不变。
静电场中能量转化与守恒
在静电场中，电荷的移动和电场的变化都会伴随着能量的转化，但 总能量保持不变。
应用实例
如电容器充放电过程中，电场能与电源提供的电能或其他形式的能 量相互转化，但总能量不变。
分离变量法的适用范围
适用于具有规则几何形状和简单边界条件的静电场问题。
格林函数法求解边值问题
1 2
格林函数法原理
利用格林函数表示点源产生的场，并通过叠加原 理求解任意源分布产生的场。
格林函数的性质 格林函数具有对称性、奇异性和边界条件等性质。
3
格林函数法的应用步骤 确定格林函数、将源分布表示为点源的叠加、利 用格林函数求解场分布。
静电场复习PPT教学课件
绝缘光滑的水平面上放一个轻质弹簧，弹簧两 端连接两个带电小球(可视为质点)，起初弹簧 的伸长量为Δx，则当两小球的带电量都变为原 来的一半时，弹簧的伸长量为Δx’，则 Δx’ _____ Δx /4
如图所示，绝缘光滑水平面上，在A、B两固 定的点电荷，带电量分别为-q、9q，其间距为 r，现引入第三个点电荷C， 要使点电荷C静止，则应将其放在何处？ 若A、B两电荷不固定，则C带电量应为多少？
二.生态系统的功能
()
一 能 量 流 动
1942年，美国生态学家林德曼（R.L.Lindeman，1915— 1942）对一个天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定 量分析，得出了上图所示的数据。
能量传递的 “十分之一定律”
一般来说，在输入到某一个 营养级的能量中，只有10 ％～20％的能量能够流动到 后一个营养级，也就是说， 能量在相邻的两个营养级间 的传递效率大约是10％～20 ％。为了形象地说明这个问 题，可以将单位时间内各个 营养级所得到的能量数值， 由低到高绘制成图，这样就 形成一个金字塔图形，叫做 能量金字塔。从能量金字塔 可以看出，在一个生态系统 中，营养级越多，在能量流 动过程中消耗的能量就越多。
的影响. 10.大型工程建设对人类及其环境的影响. 11.城市系统生态学. 12.人口和遗传特性的演变同环境变化的相互关系. 13.对环境质量的评价. 14.环境污染及其对生物圈影响的研究.
三.生物圈保护区的特征
四.生物圈保护区的功能
(一) 自然保护区与传统土地利用结合功能 (二) 研究和监测功能 (三) 教育和培训功能 (四) 合作功能
二氧化碳问题
自然界自发进行的碳循环，在很长的时期内始终处于一 种均衡的状态，使地球的环境基本保持不变。然而人类 的行为却在很短的时间内打破了这种平衡。尤其是近二 百年来，人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大量开 采利用，致使更多的二氧化碳被排入大气。本世纪以来， 大气测量的众多数据表明，大气中二氧化碳浓度正在呈 指数上升。二氧化碳能吸收地表的红外辐射，是一种典 型的温室气体。自从100年前瑞典化学家阿伦尼乌斯 （Svante Arrhenius）提出大气中二氧化碳丰度的变化 会影响地表温度的假说以来，越来越多的科学家致力于 大气中二氧化碳与环境关系的研究。时至今日，大量的 研究表明，大气中二氧化碳浓度的增长， 将继续使全 球气候发生变化，从而也给人类社会带来了深远的影响。
如图所示，绝缘光滑水平面上，在A、B两固 定的点电荷，带电量分别为-q、9q，其间距为 r，现引入第三个点电荷C， 要使点电荷C静止，则应将其放在何处？ 若A、B两电荷不固定，则C带电量应为多少？
二.生态系统的功能
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一 能 量 流 动
1942年，美国生态学家林德曼（R.L.Lindeman，1915— 1942）对一个天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定 量分析，得出了上图所示的数据。
能量传递的 “十分之一定律”
一般来说，在输入到某一个 营养级的能量中，只有10 ％～20％的能量能够流动到 后一个营养级，也就是说， 能量在相邻的两个营养级间 的传递效率大约是10％～20 ％。为了形象地说明这个问 题，可以将单位时间内各个 营养级所得到的能量数值， 由低到高绘制成图，这样就 形成一个金字塔图形，叫做 能量金字塔。从能量金字塔 可以看出，在一个生态系统 中，营养级越多，在能量流 动过程中消耗的能量就越多。
的影响. 10.大型工程建设对人类及其环境的影响. 11.城市系统生态学. 12.人口和遗传特性的演变同环境变化的相互关系. 13.对环境质量的评价. 14.环境污染及其对生物圈影响的研究.
三.生物圈保护区的特征
四.生物圈保护区的功能
(一) 自然保护区与传统土地利用结合功能 (二) 研究和监测功能 (三) 教育和培训功能 (四) 合作功能
二氧化碳问题
自然界自发进行的碳循环，在很长的时期内始终处于一 种均衡的状态，使地球的环境基本保持不变。然而人类 的行为却在很短的时间内打破了这种平衡。尤其是近二 百年来，人类对煤、石油和天然气等含碳能源的大量开 采利用，致使更多的二氧化碳被排入大气。本世纪以来， 大气测量的众多数据表明，大气中二氧化碳浓度正在呈 指数上升。二氧化碳能吸收地表的红外辐射，是一种典 型的温室气体。自从100年前瑞典化学家阿伦尼乌斯 （Svante Arrhenius）提出大气中二氧化碳丰度的变化 会影响地表温度的假说以来，越来越多的科学家致力于 大气中二氧化碳与环境关系的研究。时至今日，大量的 研究表明，大气中二氧化碳浓度的增长， 将继续使全 球气候发生变化，从而也给人类社会带来了深远的影响。
《静电场及其综合应用问题》PPT课件
q＝1.0×10－6 C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强 电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角 为θ＝37°。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度 g取10 m/s2。求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)电场强度E的大小； (2)若在某时刻将细线突然剪断，求经过1 s时小球的速度大小 v及方向。
1答8：.【这答(个案3几)】小何6体.物28有；块83个：2小4正s 方末体的．速度大小和 2 s 内的位移大小。
21
解析 (1)对小物块受力分析如图所示，小物块静止于斜面上，则 mgsin 37°＝qEcos 37°， E＝mgtaqn 37°＝34mqg。
(2)当场强变为原来的12时，小物块受到的合外力 F 合＝mgsin 37°－12qEcos 37°＝0.3mg，
解得 q＝mgtEan θ。 (2)因带电小球受力平衡，重力与静电力的合力与丝线的拉力大小相等，故剪断丝
线后小球所受重力、静电力的合力等于cmosgθ，小球的加速度 a＝cogs θ，小球由静 止开始沿丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位移为 l
＝sinb θ，又有 l＝12at2，所以 t＝
4
答案 B
5
[针对训练1] 两个带等量正电荷的点电荷如图所示，O点为两电 荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一 个电子，关于电子的运动，下列说法正确的是( ) A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越 来越大 B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越 来越大 C.电子运动到O点时，加速度为零，速度最大 D.电子通过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到 速度为零
解析 带电粒子运动速度沿轨迹切线方向，受力方向与电场线在同一直线上， 静电力指向轨迹弯曲的内侧，B、C错误；由于运动过程中速度逐渐减小，则静 电力做负功，A正确，D错误。 答案 A
1答8：.【这答(个案3几)】小何6体.物28有；块83个：2小4正s 方末体的．速度大小和 2 s 内的位移大小。
21
解析 (1)对小物块受力分析如图所示，小物块静止于斜面上，则 mgsin 37°＝qEcos 37°， E＝mgtaqn 37°＝34mqg。
(2)当场强变为原来的12时，小物块受到的合外力 F 合＝mgsin 37°－12qEcos 37°＝0.3mg，
解得 q＝mgtEan θ。 (2)因带电小球受力平衡，重力与静电力的合力与丝线的拉力大小相等，故剪断丝
线后小球所受重力、静电力的合力等于cmosgθ，小球的加速度 a＝cogs θ，小球由静 止开始沿丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位移为 l
＝sinb θ，又有 l＝12at2，所以 t＝
4
答案 B
5
[针对训练1] 两个带等量正电荷的点电荷如图所示，O点为两电 荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一 个电子，关于电子的运动，下列说法正确的是( ) A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越 来越大 B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越 来越大 C.电子运动到O点时，加速度为零，速度最大 D.电子通过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到 速度为零
解析 带电粒子运动速度沿轨迹切线方向，受力方向与电场线在同一直线上， 静电力指向轨迹弯曲的内侧，B、C错误；由于运动过程中速度逐渐减小，则静 电力做负功，A正确，D错误。 答案 A
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电荷
电场
电荷
场源电荷 建立电场的电荷
静电场 与观察者相对静止的场源电荷所产生的电场
1.电场的基本性质
a.给电场中的带电体施以力的作用。 b.当带电体在电场中移动时，电场力作功. 表明电场具有能量。
c.变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量
表明电场具有动量、质量、能量，体现了它的物质性. 9 2020年4月4日星期六
8 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
三.电场 电场强度
法拉第提出近距作用,并提出力线和场的概念.
(一)电场 (electric field)
存在于带电体周围空间的特殊物质。电荷之间的
相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在有
电场，引入该电场的任何带电体，都受到电场的作用
力，这就是所渭的近距作用。
真空中两静止点电荷间作用力满足 F12 F21
7 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
在国际单位制中, k 写成 k 1
4π 0
0 8.851012 C2 ·N1 ·m2 ,称为真空电容率,
也称为真空介电常数.
库仑定律是一实验定律,其精确性已经受了各种 检验,它在原子尺度内也是适用的,可正确描述 电子与原子核间的作用力,而且对于原子结合成 分子,原子、分子聚合成固体、液体的力也可给 出正确说明.
医用物理学
第五章 静电场
2. 静电场
相对于观察者静止的电荷产生的电场 是电磁场的一种特殊形式
雷电
2020年4月4日星期六
雷电
10
医用物理学
第五章 静电场
(二)电场强度 (electric field intensity)
电场强度是描述场中各点电场的强弱的物理量. 以单位电荷在电场中的受力来描述：
6 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
以 F12表示电荷q1对电荷q2的作用力,
e12表示由电荷q1指向电荷q2的单位矢量, 则
F12
k
q1q2 r2
e12
q1
q2
r12
e12
而电荷q2受到电荷q1的作用力 F21为
F21
k
q1q2 r2
e21
q1
e21
q2 r21
一.电荷的基本性质
电荷是构成物质的基本粒子的一种性质,不能脱 离物质而存在.
只存在两种电荷——正电荷和负电荷,同种电荷 相斥,异种电荷相吸.
“渐近自由” “夸克禁闭”
3 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
❖ 电荷量子化 (charge quantization )
1906 -1917年,密立根用液滴法首
F1 qi q1
vv
E Ei
15 2020年4月4日星期六
E 场强单位是[N/C]。或者叫做[伏特/米]。
P
F
11 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
电场强度与源电荷及场点位置有关,试验电 荷在此仅为辅助的工具,与电场的存在与否无关.
电场是矢量场,可用一空间坐标的矢量函数表示
rr
r
E E r E x, y, z
这样的函数表达了空间中各点的电场强弱及
一空间带电体,电荷量为Q,考察P点的场强,为 此引入一试验电荷q放到P处,测量试验电荷受力状况.
试验电荷应满足的条件为
Q
• 电荷量充分地小
• 线度足够地小
P点处试验电荷受力为
q
实验表明： P点比值
F
F
与试验电荷无关
电场强度定义为
E
F
q
单位
N/C
或V/m
F
q 力的单位是牛顿[N];
电量 q的单位是库仑[C]
(三).电场强度的计算
1.点电荷的场强公式
Q
根据库仑定律和场强的定义
由库仑定律 由场强定义 由
F
q
Q
E 4π 0r 2 er
2020年4月4日星期六
rr q
试验电荷
13
医用物理学
第五章 静电场
❖ 点电荷的电场特点：球对称; 以1/r2衰减.
er
从源电荷指向场点,
点电荷：当带电体的几何线度远小于带电体间的 距离时，带电体的形状和电荷的分布对带电体间 的相互作用已无影响，带电体可看作点电荷
5 2020年4月4日星期六
医用物理学
二.库仑定律
第五章 静电场
1785年,库仑通过扭 称实验得到.
表述为：在真空中,两个静止 点电荷之间的相互作用力大 小,与它们的电荷量的乘积成 正比,与它们之间距离的平方 成反比；作用力的方向沿着 它们的连线,同种电荷相斥, 异种电荷相吸.
方向,表达了电场在空间的分布.
点电荷在电场中受的电场力
rr F qE
场强的叠加原理：
电场中任何一点的总场强，等于各个点电荷在
该点各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原
理。
2020年4月4日星期六
nv
v
v E
F
qo
Fi
i 1
qo
v n Fi q i1 o
nv Ei
i 1
12
医用物理学
第五章 静电场
先在实验上证明了电荷量的变化是不
连续的. 微小粒子带电荷量 Q = N e
元电荷 e 1.60210-19C
C(库仑)是电荷量的单位,它是由
A(安培)导出的,导线中有1A电流,1s内
流过导线横截面的电荷量为1C.
密立根
迄今所知，电子是自然界中存在的最小负电
荷，质子是最小的正电荷。 库仑是电量的国际
1986年的推荐值为：
医用物理学
静电场课件
第五章 静电场
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医用物理学
第五章 静电场
§5-1 库仑定律
早期，人们通过毛皮与琥珀的摩擦和对自然 界闪电的观察发现了电相互作用现象.对电的定量 研究则始于库仑定律.
20064159431573548.swf
2
2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
单位。
e =1.60217733×10-19库仑(C)
4
2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
❖ 电荷的相对论不变性
带电粒子的电荷量不因其运动状态的变化而发生变 化.
❖ 电 荷 守 恒 定 律 (law of conservation of charge)
在一个与外界没有电荷交换的系统内,正负电荷的 代数和在任何物理过程中保持不变.电荷守恒定律 是物理学中的基本定律.
q
场强方向为正电荷受力方向. r 能等于 0 吗？
er Qr
E
E
+
r
r
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医用物理学
第五章 静电场
2 多个点电荷的电场
n
F F1 F2 Fn Fi
Fi
i 1
q 对 q 的作用力
i
Fi
F2
q
v E
v F
vv F1 F2 L
r Fn
q
q
q2
E1 E2 En