9、电势差

(1)电场力做功的特点

电场力做功也与路径无关，仅跟移送电荷的电荷量、电荷

在电场中移动的初末位置有关。

例：在匀强电场E中，电荷从A移动到B，可沿不同的路径，图中有三种典型的路径。设A、B两点沿电场方向的距离为s，用无限分割的方法，可以证明，经任意路径移动，电场力做的功都相同。

W_AB＝Eq·s

对非匀强电场，也可证明电场力做功与路径无关。

(2)电势差

①电势差

电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场上所做的功W_AB与电荷量q的比值，叫做A、B两点间的电势差。

②公式

U_AB＝　　 (量度式)

或者　　　　　　　 W_AB＝qU_AB

③物理意义

电势差反映了电场本身两点的能的性质。

电场中A、B两点间的电势差U_AB，在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功W_AB。

④单位：

在国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称伏，符号是V。1V＝1 J/C。

⑤电势差是标量

电势差是标量，两点间电势差可以是正值也可以是负值。

U_AB＝－U_BA

电势差的绝对值也叫电压。

应用W_AB＝qU_AB时的两种思路：

①可将q、U_AB，连同正负号一同代入；

②将q、U_AB的绝对值代入，功的正负依据电场力的方向和位移(或运动)方向来判断。

应用U_AB＝求U_AB时，将W_AB、q的正负号一同代入。

例题1：在如图所示的电场中，把点电荷q＝+2×10^－11C，由A点移到B点，电场力做功W_AB＝4×10^－11J。A、B两点间的电势差U_BA等于多少？B、A两点间的电势差U_BA等于多少？

解析：由电势差的定义式可知

U_AB＝＝V＝2V

U_BA＝＝V＝－2V

例题2：如图所示的电场中，A、B两点间的电势差U_AB＝20V，电荷q＝－2×10^－9C由A点移到B点，电场力所做的功是多少？

解析：方法一、电场力所做的功

W_AB＝U_AB·q＝20×(－2×10^－9)J＝－4.0×10^－8J。

方法二、电场力所做功

W_AB＝U_AB·q＝20×2×10^－9J＝4×10^－8J。

因F_电方向从B到A，s方向由A到B，故电场力做负功。

8、静电屏蔽

(1)静电屏蔽

导体壳(金属网罩)能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。

(2)静电屏蔽的应用

电子仪器外套金属网罩，通讯电缆外包一层铅皮等。

7、静电平衡状态

(1)静电平衡

当导体中的电荷静止不动，从而场强分布不随时间变化时，导体就达到了静电平衡。

(2)静电平衡状态

导体中(包括表面)没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态。

(3)静电平衡的条件

处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。

(4)静电平衡导体的性质

①处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直；

②处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体的外表面上。

③处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。

处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，电荷仅分布在导体的外表面上。因内部场强处处为零，则在导体内部任两点间移动电荷都不做功，因而任两点间的电势差都为零，导体是个等势体，导体表面是个等势面。

静电平衡下的地球及与之相连的导体是等势体。所以实际中常取地球或与之相连的导体的电势为零。

6、匀强电场

(1)匀强电场

在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场。

(2)匀强电场电场线分布的特点

匀强电场的电场线是等间距的平行直线。

例题：如图所示，是某电场区域的电场线分布，A、B是电场中的两点，问：

①A、B两点，哪点的场强大；

②画出A点的场强方向；

③画出负电荷在B点的受力方向。

解析：①电场的强弱可通过电场线的疏密来确定，从图中可看出，B点处在电场线较A密的地方，故B点的场强大于A点的场强，即E_B＞E_A。

②过A点作曲线的切线，切线方向即是该点的场强方向。

③过B点作曲线的切线，负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向相反。

5、电场线

(1)电场线

如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线。

(2)电场线的实验模拟

电场线是为形象描述电场而引入的假想的线，不是电场里实际存在的线。

(3)几种典型的电场线分布

①点电荷的电场线　　　　　　　　　　　　 ②等量异种点电荷的电场线

③等量同种点电荷的电场线　　　　　　　　　 ④点电荷与带电平板的电场线分布

⑤带等量异种电荷的平行金属板间的电场线

(4)电场线的物理意义

①电场线中某点的切线方向表示该点的场强方向；

②电场线的疏密程度表示场强的相对大小。

(5)电场线的特点

①电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密程度表示场强的相对大小；

②电场线不是真实存在的，是形象地描述电场的假想的线；

③电场线是不封闭的曲线，它起始于带正电的场电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处，电场线不会在没有电荷的地方中断；

④静电场中任意两条电场线都不相交；

⑤静电场中任意两条电场线也不相切；

⑥仅在电场力作用下，电场线一般不是电荷的运动轨迹。

⑦电场线和等势面一定正交，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面．

⑧沿电场线的方向，正电荷的电势能逐渐减小，负电荷的电势能逐渐增大．

⑨沿电场线的方向电势逐渐降低，电场线的方向是电势降落陡度最大的方向．

⑩若取无限远处为电势的零点，那么在正电荷形成的电场中，各点的电势都是正值，而且距正电荷越近电势越高；在负电荷形成的电场中，各点的电势都是负值，而且距电荷越近电势越低．

⑹电场线的应用

4、电场强度

(1)试探电荷

①试探电荷：为了研究电场的存在与分布规律而引入的电荷，叫做试探电荷。

②试探电荷必须满足的条件

a．电量充分小

b．体积充分小

(2)电场强度

①定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。

②公式

E＝　 (量度式)

③场强的大小和方向

a．大小：等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小；

b．方向：电场中某点的场强的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。

④场强的单位

在国际单位制中，场强的单位是伏每米，符号V/m，1N/C＝1V/m。

⑤电场强度的物理意义

电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量，反映了电场本身的力的性质，由电场本身决定，与试探电荷无关。

3、电场

(1)概念

存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质形态，称为电场。

(2)电场的基本性质

①对放入其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力；

②电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象。

2、元电荷

(1)元电荷

电子(或质子)的电荷量e，叫做元电荷。

e＝1.60×10^－19C，带电体的电荷量q＝Ne．

(2)比荷

电荷量Q(q)与质量m之比，叫电荷的比荷。

1、两种电荷　 电荷守恒

⑴电荷：具有吸引轻微小物体的性质的物体就说它带了电，这种带电的物体叫做电荷。

①自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶所带的电荷为负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷。

②电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

⑵电荷量

电荷的多少，叫做电荷量。

单位：库仑，简称库，符号是C。1C＝1A·s。

⑶使物体带电的方法及其实质

⑴摩擦起电

用摩擦的方法可以使物体带电。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。

摩擦起电的实质：不是创造了电荷，而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体。

⑵静电感应

将电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。

利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。

静电感应的实质：不是创造了电荷，而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分。

5.核反应堆

目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。

核反应堆的主要组成是：

⑴核燃料。用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%~4%)。

⑵减速剂。用石墨或重水(使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收)。

⑶控制棒。用镉做成(镉吸收中子的能力很强)。

⑷冷却剂。用水或液态钠(把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全)。

⑸水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。