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2014-03-10
3、电场线
(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向理性模型,实际上是不存在的
(2)电场线的特点:
○1电场线起于正(无穷远),止于(无穷远)负电荷
○2不封闭,不相交,不相切
○3沿电场线电势降低,且电势降低最快。一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
○4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面
(3)几种特殊电场的电场线
四、应用——带电粒子在电场中的运动
(平衡问题,加速问题,偏转问题)
1、基本粒子不计重力,但不是不计质量,如质子,电子,α粒子,氕,氘,氚
带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。
2、平衡问题:电场力与重力的平衡问题。
mg=Eq
3、加速问题
(1)由牛顿第二定律解释,带电粒子在电场中加速运动(不计重力),只受电场力Eq,粒子的加速度为a=Eq/m,若两板间距离为d,则
(2)由动能定理解释,
可见加速的末速度与两板间的距离d无关,只与两板间的电压有关,但是粒子在电场中运动的时间不一样,d越大,飞行时间越长。
3、偏转问题——类平抛运动
在垂直电场线的方向:粒子做速度为v0匀速直线运动。
在平行电场线的方向:粒子做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动
带电粒子若不计重力,则在竖直方向粒子的加速度
带电粒子做类平抛的水平距离,若能飞出电场水平距离为L,若不能飞出电场则水平距离为x
带电粒子飞行的时间:t=x/v0=L/v0——————○1
粒子要能飞出电场则:y≤d/2————————○2
粒子在竖直方向做匀加速运动:———○3
粒子在竖直方向的分速度:——————○4
粒子出电场的速度偏角:——————○5
由○1○2○3○4○5可得:
飞行时间:t=L/vO竖直分速度:
侧向偏移量:偏向角:
飞行时间:t=L/vO
侧向偏移量:y’=
偏向角:
在这种情况下,一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同。即不同粒子的侧移量,偏向角都相同,但它们飞越偏转电场的时间不同,此时间与加速电压、粒子电量、质量有关。
如果在上述例子中粒子的重力不能忽略时,只要将加速度a重新求出即可,具体计算过程相同
五、电容器及其应用
1、电容器充放电过程:(电源给电容器充电)
充电过程S-A:电源的电能转化为电容器的电场能
放电过程S-B:电容器的电场能转化为其他形式的能
2、电容
(1)物理意义:表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(2)定义:电容器所带电量Q与电容器两极板间电压U的比值就叫做电容器的电容。
(3)定义式:——是定义式不是决定式
——是电容的决定式(平行板电容器)
(4)单位:法拉F,微法μF,皮法pF
1pF=10-6μF=10-12F
(5)特点
○1电容器的带电量Q是指一个极板带电量的绝对值。
○2电容器的电容C与Q和U无关,只由电容器本身决定。
○3在有关电容器问题的讨论中,经常要用到以下三个公式和○3的结论联合使用进行判断
○4电容器始终与电源相连,则电容器的电压不变。电容器充电完毕,再与电源断开,则电容器的带电量不变。
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