1、選修31靜電場：第一講：電荷守恒定律 庫倫定律一、起電方法的實驗探究1.物體有了吸引輕小物體的性質，就說物體帶了電或有了電荷。2兩種電荷自然界中的電荷有2種，即正電荷和負電荷如：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷；用干燥的毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負電荷同種電荷相斥，異種電荷相吸（相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎？）不一定，除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的性質，這里的“輕小物體”可能不帶電3起電的方法（重點）使物體起電的方法有三種：摩擦起電、接觸起電、感應起電 eq oac(,1)摩擦起電：兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同兩種物體相互摩擦時，束縛電子

2、能力強的物體就會得到電子而帶負電，束縛電子能力弱的物體會失去電子而帶正電（正負電荷的分開與轉移） eq oac(,2)接觸起電：帶電物體由于缺少(或多余)電子，當帶電體與不帶電的物體接觸時，就會使不帶電的物體上失去電子(或得到電子)，從而使不帶電的物體由于缺少(或多余)電子而帶正電(負電)（電荷從一個物體轉移到另一個物體 ） eq oac(,3)感應起電：當帶電體靠近導體時，導體內的自由電子會向靠近或遠離帶電體的方向移動（電荷從物體一部分轉移到另一部分）三種起電的方式不同，但實質都是發生電子的轉移，使多余電子的物體(部分)帶負電，使缺少電子的物體(部分)帶正電在電子轉移的過程中，電荷的總量保持

3、不變二、電荷守恒定律1、電荷量：電荷的多少。在國際單位制中，它的單位是庫侖，符號是C.2、元電荷：電子和質子所帶電荷的絕對值1.61019C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數倍。（元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎？提示：不是，元電荷是一個抽象的概念，不是指的某一個帶電體，它是指電荷的電荷量另外任何帶電體所帶電荷量是1.61019C的整數倍）3、比荷：粒子的電荷量與粒子質量的比值（重點）。4、電荷守恒定律：電荷守恒定律：電荷既不能憑空產生，也不能憑空消失，只能從一個物體轉移到另一個物體，或從物體的一部分轉移到另一部分,在轉移的過程中，電荷的總量保持不變。（一類題：帶異種電荷的物體先中和再平分

4、電荷，帶同種電荷的物體直接相加平分電荷）三、庫侖定律1、點電荷：當電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多，這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況，把它抽象成一個幾何點。這樣的帶電體就叫做點電荷。點電荷是一種理想化的物理模型（質點類似）。2、帶電體看做點電荷的條件：兩帶電體間的距離遠大于它們大小兩個電荷均勻分布的絕緣小球。3、公式：在真空中兩個靜止點電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。（重點）F=kq1q2/r2（靜電力常量k=9.0109Nm2/C2）注意1.定律成立條件：真空、點電荷（做題時都是成立的）2.靜電力常量k=9.01

5、09Nm2/C2（庫侖扭秤）3.計算庫侖力時，電荷只代入絕對值，不帶入正負電荷的正負號4.方向在它們的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸5.兩個電荷間的庫侖力是一對相互作用力第二講：電場力的性質一、電場電荷間的相互作用是通過電場發生的電荷（帶電體）周圍存在著的一種物質。電場看不見又摸不著，但卻是客觀存在的一種特殊物質形態。其基本性質就是對置于其中的電荷有力的作用，這種力就叫電場力。電場的檢驗方法：把一個帶電體放入其中，看是否受到力的作用。試探電荷：用來檢驗電場性質的電荷。其電量很小（不影響原電場）；體積很小（可以當作質點）的電荷。 場源電荷：產生被檢驗電場的點電荷。二、電場強度2、電場強度（重

6、點）放入電場中某點的電荷受到的電場力與它所帶電荷量的比值，叫做這一點的電場強度，簡稱場強。 國際單位：N/C電場強度是矢量。規定：正電荷在電場中某一點受到的電場力方向就是那一點的電場強度的方向。即如果Q是正電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q；如果Q是負電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q。（“離+Q而去，向-Q而來”），即該點出電場線的方向。電場強度是描述電場本身的力的性質的物理量，反映電場中某一點的電場性質，其大小表示電場的強弱，由產生電場的場源電荷和點的位置決定，與檢驗電荷無關。數值上等于單位電荷在該點所受的電場力。三、點電荷的場強公式四、電場的疊加 在幾個點電荷共同形成的電場中

7、，某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產生的場強的矢量和，這叫做電場的疊加原理。五、電場線（重點）1、電場線：為了形象地描述電場而在電場中畫出的一些曲線，曲線的疏密程度表示場強的大小，曲線上某點的切線方向表示場強的方向。2、電場線的特征1）、電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱2）、靜電場的電場線起于正電荷止于負電荷，孤立的正電荷（或負電荷）的電場線止無窮遠處點3）、電場線不會相交，也不會相切4）、電場線是假想的，實際電場中并不存在5）、電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯系3、幾種典型電場的電場線1）正、負點電荷的電場中電場線的分布特點：a、離點電荷越近，

8、電場線越密，場強越大b、以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直，在此球面上場強大小處處相等，方向不同。2）、等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布特點：a、沿點電荷的連線，場強先變小后變大b、兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強方向均相同，且總與中垂面（中垂線）垂直c、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的中點0等距離各點場強相等。3）、等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況特點：a、兩點電荷連線中點O處場強為0b、兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0c、兩點電荷連線的中點到無限遠電場線先變密后變疏4）、勻強電場（題目經常遇見的電場）特點：a、勻強電場是大小和方向

9、都相同的電場，故勻強電場的電場線是平行等距同向的直線b、電場線的疏密反映場強大小，電場方向與電場線平行第三講：電場能的性質一、電場力的功 電場力做功的特點：電場力做功與重力做功一樣，只與始末位置在電場線方向上的距離有關，與路徑無關。1、電勢能：電荷處于電場中時所具有的,由其在電場中的位置決定的能量稱為電勢能.2、電勢能的變化與電場力做功的關系1）、電荷在電場中具有電勢能。2）、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小3）、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大4）、電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。5）、電勢能是相對的，與零電勢能面有關（通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規定為零，或把電荷在

10、大地表面上電勢能規定為零。）6）、電勢能是標量3、電勢能大小的確定電荷在電場中某點的電勢能在數值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功二、電勢1、電勢：置于電場中某點的試探電荷具有的電勢能與其電量的比叫做該點的電勢。是描述電場的能的性質的物理量。其大小與試探電荷的正負及電量q均無關，只與電場中該點在電場中的位置有關，故其可衡量電場的性質。 單位：伏特（V） 標量1.電勢的相對性：某點電勢的大小是相對于零點電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠為零勢能面。2.電勢的固有性：電場中某點的電勢的大小是由電場本身的性質決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關。3.電勢是標量,只有大

11、小,沒有方向.(負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.)4：計算時EP,q, 都帶正負號。3.順著電場線的方向，電勢越來越低。4.與電勢能的情況相似,應先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.)三、等勢面1、等勢面：電場中電勢相等的各點構成的面。2、等勢面的特點a.等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面的兩點間移動電荷，電場力不做功；b.電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交；四、電勢差：電勢差等于電場中兩點電勢的差值二、電場力的功電場力做功的特點：電場力做功與重力做功一樣，只與始末位置有關，與路徑無關.五、勻強電場中場強與電勢差的

12、關系勻強電場中兩點間的電勢差等于場強與這兩點間沿電場方向距離的乘積第四講：電容器 帶電粒子在勻強電場中的運動一、電容器1、電容器：任何兩個彼此絕緣、相互靠近的導體可組成一個電容器，貯藏電量和能量。兩個導體稱為電容器的兩極。2、電容器的帶電量：電容器一個極板所帶電量的絕對值3、電容器的充電、放電. 操作：把電容器的一個極板與電池組的正極相連，另一個極板與負極相連，兩個極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個過程叫做充電。現象：從靈敏電流計可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電源的聯系,兩個極板間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能.操作：把充電后的電容器的兩個極板接通

13、,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個過程叫放電。充電帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強E增加, 電能轉化為電場能放電帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強E減少,電場能轉化為電能二、電容1、電容定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢U的比值，叫做電容器的電容C=Q/U，式中Q指每一個極板帶電量的絕對值 電容是反映電容器本身容納電荷本領大小的物理量，跟電容器是否帶電無關電容的單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F常用單位有微法（F），皮法（pF） 1F = 10-6F，1 pF =10-12F2、平行板電容器的電容C：跟介電常數成正比，跟正對面積S成正

14、比，跟極板間的距離d成反比是電介質的介電常數，k是靜電力常量；空氣的介電常數最小。電容器始終接在電源上，電壓不變；電容器充電后斷開電源，帶電量不變。三、研究帶電粒子在電場中的運動要注意以下三點：1.帶電粒子受力特點2.結合帶電粒子的受力和初速度分析其運動性質3.注意選取合適的方法解決帶電粒子的運動問題帶電粒子在電場中的加速例1、在真空中有一對帶電平行金屬板，板間電勢差為U，若一個質量為m，帶正電電荷量為q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負極板運動，計算它到達負極板時的速度。帶電粒子在電場中的偏轉例2、如圖所示，一個質量為m，電荷量為+q的粒子，從兩平行板左側中點以初速度v0沿垂直場

15、強方向射入，兩平行板的間距為d，兩板間的電勢差為U，金屬板長度為L，（1）若帶電粒子能從兩極板間射出，求粒子射出電場時的側移量。（2）若帶電粒子能從兩極板間射出，求粒子射出電場時的偏轉角度。帶電粒子的分類(1)基本粒子如電子、質子、粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量)(2)帶電微粒如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力恒定電流：第一講：歐姆定律，電阻定律，電功率，叫而定律一、電源電源就是把自由電子從正極搬遷到負極的裝置。（從能量的角度看，電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉變為電能的裝置）二、電流1、電流：電荷的定向移

16、動形成電流。2、產生電流的條件（1）導體中存在著能夠自由移動的電荷金屬導體自由電子 電解液正、負離子（2）導體兩端存在著電勢差三、恒定電場和恒定電流1、恒定電場：由穩定分布的電荷產生穩定的電場稱為恒定電場2、恒定電流：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流。四、電流（強度）1、電流：通過導體橫截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用時間t的比值叫做電流，即：單位：安培(A) 常用單位：毫安（mA）、微安（A）2、電流是標量，但有方向規定正電荷定向移動方向為電流方向五、電動勢（1）定義：在電源內部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動勢。（2）定義式：E=W/q（3）單位：伏（V）

17、（4）物理意義：表示電源把其它形式的能（非靜電力做功）轉化為電能的本領大小。電動勢越大，電路中每通過1C電量時，電源將其它形式的能轉化成電能的數值就越多。六、電源（池）的幾個重要參數電動勢：它取決于電池的正負極材料及電解液的化學性質，與電池的大小無關。內阻（r）：電源內部的電阻。一、導體的電阻:定義：導體兩端電壓與通過導體電流的比值公式：R=U/I二、歐姆定律:定律內容：導體中電流強度跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。公式：I=U/R三、導體的伏安特性曲線:（實驗）伏安特性曲線：用縱坐標表示電流I，橫坐標表示電壓U，這樣畫出的I-U圖象叫做導體的伏安特性曲線。線性元件和非線性元件線性元件：

18、伏安特性曲線是通過原點的直線的電學元件。非線性元件：伏安特性曲線是曲線，即電流與電壓不成正比的電學元七、串聯電路1、串聯電路的基本特點： 2、串聯電路的性質：等效電阻： 電壓分配： 功率分配：八、并聯電路1、并聯電路的基本特點： 2、并聯電路的性質：等效電阻： 電流分配： 功率分配：九、電功和電功率如圖一段電路兩端的電壓為U，通過的電流為I，在時間t內通過這段電路任一橫截的電荷量 q=It則電力做功W=qU，即 W=UIt1、導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力所做的功稱為電功。適用于一切電路.包括純電阻和非純電阻電路。純電阻電路：用電器或電阻把電能全部轉化為熱能的電路。非純電阻電路

19、：用電器或電阻把電能一部分轉化為熱能的電路。在國際單位制中電功的單位是焦（J），常用單位有千瓦時（kWh）。1kWh3.6106J2、電功率是描述電流做功快慢的物理量。額定功率：是指用電器在額定電壓下工作時消耗的功率。銘牌上所標稱的功率實際功率：是指用電器在實際電壓下工作時消耗的功率。用電器只有在額定電壓下工作實際功率才等于額定功率。十、焦耳定律和熱功率1、焦耳定律：電流流過導體時，導體上產生的熱量Q=I 2Rt此式也適用于任何電路，包括電動機等非純電阻發熱的計算.產生電熱的過程，是電流做功，把電能轉化為內能的過程2、熱功率：單位時間內導體的發熱功率叫做熱功率熱功率等于通電導體中電流I 的二次

20、方與導體電阻R 的乘積3、電功率與熱功率 （1）區別：電功率是指某段電路的全部電功率，或這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓和通過的電流強度的乘積；熱功率是指在這段電路上因發熱而消耗的功率決定于通過這段電路電流強度的平方和這段電路電阻的乘積（2）聯系：對純電阻電路，電功率等于熱功率；對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉化為除熱能外其他形式的功率之和4、電功和電熱的關系a.在純電阻電路中，電流做功，電能完全轉化為電路的內能.因而電功等于電熱，有： b.在非純電阻電路中，電流做功，電能除了一部分轉化為內能外，還要轉化為機械能、化學能等其他形式的能。因而電功大于電熱，電功率大于電路的熱

21、功率。.即有：W=UIt=E機、化+I2Rt或UI=IR+P其他(P其他指除熱功率之外的其他形式能的功率)十一、電阻定律電阻定律：實驗表明，均勻導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，用公式表示為Req f(l,S)【(1)表示材料的電阻率，與材料和溫度有關。(2)l表示沿電流方向導體的長度。(3)S表示垂直于電流方向導體的橫截面積。十二、電阻率1、電阻定律中比例常量跟導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率值越大，材料的導電性能越差.2、電阻率的單位是m，讀作歐姆米，簡稱歐米。3、材料的電阻率隨溫度的變化而改變，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大錳銅合金和

22、鎳銅合金的電阻率受溫度影響很小，常用來制作標準電阻。各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化。(1)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。(2)半導體(熱敏電阻)的電阻率隨溫度的升高而減小。第二講：閉合電路歐姆定律一、閉合電路外電路：電源的外部叫做外電路，其電阻稱為外電阻，R；外電壓U外：外電阻兩端的電壓。通常也叫路端電壓。內電路：電源內部的電路叫做內電路，其電阻稱為內電阻，r；二、電動勢1、表征電源把其它形式的能量轉化為電能的本領。2、電源的電動勢反映了電源的特性，由電源本身的性質決定，與外電路無關。3、電源的電動勢數值上等于不接用電器時電源兩極間的電壓。4、電動勢用E表示，SI單位為：伏特，V三

23、、閉合電路歐姆定律電源的電動勢E等于U外和U內之和，即：E=U外+U內，因為U外=IR，U內=Ir，即E= IR+ Ir，所以 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。這一結論稱為閉合電路歐姆定律。四、路端電壓跟負載的關系1、路端電壓外電路兩端的電壓叫做路端電壓。2、路端電壓是用電器（負載）的實際工作電壓。電動勢為E 內阻為r=E / I短注意：（1）UI圖象是一向下傾斜的直線,路端電壓隨電流的增大而減小。（2）圖象的斜率表示電源的內阻,圖象與縱軸的交點坐標表示電源電動勢，與橫軸的交點坐標表示短路電流（3）斜率大，內阻大3、路端電壓U與外電阻R的關系路端電壓：外電路

24、兩端的電壓（電源兩極間的電壓）U=E-Ir 路端電壓隨著外電阻的增大而增大。五、測量電源的電動勢和內電阻1、電路圖2、實驗數據處理方法比較：1）計算法：原理清晰但處理繁雜，偶然誤差處理不好。2）作圖法：原理清晰、處理簡單，偶然誤差得到很好處理，可以根據圖線外推得出意想不到的結論 六多用電表的原理1、內部結構問題：1.開關S調到1、2、3、4、5、6位置時電表分別測的是什么？1、2為電流表；3、4為歐姆表；5、6為電壓表測量時，黑表筆插入“”插孔，紅表筆插入“”插孔，并通過轉換開關接入與待測量相應的測量端使用時，電路只有一部分起作用。2.測量原理（1）流電流和直流電壓的原理，就是電阻的分流和分壓

25、原理，其中轉換開關接 1 或 2 時測直流電流；接 3 或 4 時測直流電壓；轉換開關接 5 時，測電阻（2）用電表電阻擋(歐姆擋)原理。 2、外部結構右上圖是一種多用電表外形圖，表的上半部分為 表盤 ，下半部分是 選擇開關 ，周圍標有測量功能的區域及量程。將選擇開關旋轉到電流檔，多用電表內的電流表電路就被接通，選擇開關旋轉到電壓檔或電阻擋，表內的 選擇開關 或歐姆表電路就被接通。在不使用時，應把選擇開關旋到 OFF 擋，或交流電壓最高檔。磁場：第一講：磁場 磁場對電流的作用一、磁現象 磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質物體的性質叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，磁體中磁性最強的區域叫磁極。二、磁極間的

26、相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。（與電荷類比）三、磁場1、磁體的周圍有磁場2、奧斯特實驗的啟示：電流能夠產生磁場，運動電荷周圍空間有磁場；導線南北放置3、安培的研究：磁體能產生磁場，磁場對磁體有力的作用；電流能產生磁場，那么磁場對電流也應該有力的作用。磁場的基本性質場對處于場中的磁體有力的作用。磁場對處于場中的電流有力的作用。四、磁場的方向物理學規定：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向。二、圖示磁場1、磁感線在磁場中假想出的一系列曲線 磁感線上任意點的切線方向與該點的磁場方向一致； （小磁針靜止時N極所指的方向）磁感線的

27、疏密程度表示磁場的強弱。2、常見磁場的磁感線永久性磁體的磁場：條形，蹄形常見的磁場平面圖圖示：磁感線的特點：1.磁感線的疏密表示磁場的強弱2.磁感線上的切線方向為該點的磁場方向3.在磁體外部，磁感線從N極指向S極；在磁體內部，磁感線從S極指向N極4.磁感線是閉合的曲線（與電場線不同）5.任意兩條磁感線一定不相交6.常見磁感線是立體空間分布的7.磁場在客觀存在的，磁感線是人為畫出的，實際不存在。 五、安培力的方向安培力磁場對電流的作用力稱為安培力。左手定則：伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向。六、安培力方向的判斷1、安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據左手定則判斷出安培力的具體方向2、由于B、I、F的方向關系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應具有較好的空間想像力如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉換成平面圖七、磁感應強度定義