高中物理奥林匹克竞赛——电势及其与电场强度的关系 静电场中的金属导体(共36张PPT)

保守力 保守力所做的功 静电力是否是保守力 静电场是否为保守场？ 知识回顾 一．静电力所做的功 §10-4 电势及其与电场强度的关系 保守力 其中 则 　与路径无关 推广 与路径无关 结论 静电场力所做的功只与路径的起点和终点位置有关，而与路径无关。 -----静电力是保守力 ------静电场是保守场 任意电荷的电场（视为点电荷的组合） 静电场的环路定理 静电场的两个基本性质：有源且处处无旋 ——静电场的环路定理 1 2 高斯定理 环路定理 PQ电场力的功 保守力的功=势能增量的负值 所以 静电力的功=静电势能增量的负值 二、电势能、电势和电势差 P点电势能 Q点电势能 试验电荷 处于 P点电势能 取 定义电势差 （电压U） 定义电势 电势、电势差 单位正电荷在该点所具有的电势能 单位正电荷从该点到无穷远（电势零）电场力所作的功 P点到Q点的电势差 （电压U） 将电荷q从PQ电场力的功 注意 1、电势是相对量，电势零点的选择是任意的。 2、两点间的电势差与电势零点选择无关。 三、电势的计算 1. 点电荷产生的电场中的电势分布 讨论 对称性 大小 以q为球心的同一球面上的点电势相等 场强 电势 电势各点电荷单独存在时在该点电势的代数和 2. 在多个点电荷产生的电场中任意一点的电势 电势叠加原理 P 例1 求半径为R均匀带电球面的电势分布。已知球面总带电量为q。 解 由高斯定理知, 在r < R 的球内空间 E1= 0 在 r >R 的球外空间电场分布为 (1) 球内任一点的电势为 R q r (2) 球外任意点的电势 V r R q r V1 V2 结论：沿着电场线的方向，电势降低 思考： 沿着电场线的方向，电势怎么变化？ 与正负电荷有没有关系？ 等势面 ： 电场中电势相等的点组成的曲面 四、等势面 + + 电偶极子的等势面 等势面的性质 (1)电荷沿等势面移动时电场力不做功。 P,Q为等势面上任意两点移动q,从P到Q (2)等势面与电场线处处正交. 五、功、电势差、电势能、电场强度的关系 1、如图所示，a,b,c是电场中某条电场线上的三点，由此可知（） A) Ea>Eb>Ec B) Ea<Eb<Ec C)Ua>Ub>Uc D) Ua<Ub<Uc 2、电荷分布在有限空间内，则任意两点P1，P2之间的电势差取决于（） A）从P1移到P2的试探电荷电量的大小 B） P1和P2处电场强度的大小 C）试探电荷由P1移到P2的路径 D）从P1移到P2电场力对单位正电荷所作的功 课堂练习 √ √ a b c 3、在静电场中，下列说法正确的是（　　） √ A．沿着电场线方向，电势一定越来越低 B．电场强度为零的点，电势一定为零 C．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 D．只在电场力作用下，正电荷一定从高电势的地方向低电势的地方移动 4、在静电场中，下列说法正确的是()  A．电场强度为零的点，电势一定为零 B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同   C．电势降低的方向，一定是电场强度的方向   D．匀强电场中的等势面是一簇彼此平行的平面 √ § 10-5 静电场中的金属导体 一、金属导体的静电平衡 无外电场时 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + + + + + + + + E 外 E 感 感应电荷 感应电荷 导体的静电感应过程 加上外电场后 导体的静电感应过程 + E 0 + + + + + + + + + 感应电荷 感应电荷 静电平衡 在此均匀电场中放入金属球，电场会不会变化？ 金属球放入后电场线发生弯曲---电场为一非均匀场 当导体放入静电场中，将产生感应电荷，这种电荷与电场相互影响，相互制约，当满足一定条件时，导体内部和表面上都没有电荷作定向运动 静电平衡 + + + + + + + 处于静电平衡状态的金属导体的性质： （1）导体内部任意点的场强为零。 （3）导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只能分布在导体的表面上。 （2）导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。 （4）导体表面是等势面，导体是等势体 等势体 等势面 * 表面附近作圆柱形高斯面 电场强度与电荷面密度的关系 二、导体表面的电荷和电场 意义：带电导体表面附近的电场强度大小与该处面电