静电场知识点总结归纳
高中物理:静电场知识点归纳

高中物理:静电场知识点归纳一、电荷及电荷守恒定律1. 元电荷、点电荷(1) 元电荷:e=1.6×10-19C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。
(2) 点电荷:当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。
2. 静电场(1) 定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2) 基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
3. 电荷守恒定律(1) 内容: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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(2) 起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3) 带电实质:物体带电的实质是得失电子。
二、库仑定律1. 内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比。
作用力的方向在它们的连线上。
2. 表达式:,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫静电力常量。
3. 适用条件:真空中的点电荷。
三、电场强度、点电荷的场强1. 定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。
2. 定义式:3. 点电荷的电场强度:真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度:4. 方向:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
5. 电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,遵从平行四边形定则。
四、电场线1. 定义:为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,在电场中画出一些曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的疏密表示电场的强弱。
2. 特点①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷.②电场线不相交,也不相切,更不能认为电场就是电荷在电场中的运动轨迹.③同一幅图中,场强大的地方电场线较密,场强小的地方电场线较疏.五、匀强电场电场中各点场强大小处处相等,方向相同,匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线.六、电势能、电势1. 电势能(1) 电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。
静电场知识点总结

知识点总结:《一》一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷、点电荷(1)元电荷:e=1.6×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同,但符号相反.(2)点电荷:当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷.补充:涉及电荷的基本概念1、电荷自然界中存在两种电荷,分别为正电荷和负电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2、电荷量指物体带电的多少,电荷量的正负表示电荷的性质。
单位库伦,符号C3、元电荷质子和电子带有等量的异种电荷,其电荷量称之为元电荷,用e表示,e=1.6*10-19C。
注意:元电荷不是电荷,而是指电荷的电荷量,其数值最早由美国科学家密立根用实验测得。
所有带电体的电荷量等于元电荷或者元电荷的整数倍。
质子、电子不叫元电荷,它们电荷量的绝对值才是元电荷。
4、点电荷形状和大小对研究问题的影响可以忽略的带电体称为点电荷。
即可认为无大小、无形状,只有电荷量的理想化模型。
实际问题中,只有当带电体间的距离比它们的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时才可视作点电荷。
5、感应电荷当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互吸引或排斥,导体中的自由电荷会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷。
这种现象叫静电感应。
由于静电感应而使导体两端出现的等量异种电荷叫做感应电荷。
6、场源电荷电场是由电荷产生的,产生电场的电荷叫场源电荷。
7、试探电荷借以研究电场形状的电荷叫试探电荷。
作为试探电荷的带电体,基本要求是体积要小,能研究电场中每一点的性质;所带电荷量要少,以放入试探电荷后试探电荷对原电场的影响可以忽略。
8、净电荷物体得到或失去电子时所带的电荷就称之为净电荷。
9、比荷比荷也称之为荷质比,即带电体所带电荷量与其质量之比,用来描述微观粒子的性质。
2.电荷守恒定律(1)内容: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;在转移过程中,电荷的总量保持不变.(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电.(3)带电实质:物体带电的实质是得失电子.(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同的导体,接触后再分开,两者带同种电荷时,电荷量平均分配;两者带异种电荷时,异种电荷先中和后平分.3.感应起电:感应起电的原因是电荷间的相互作用,或者说是电场对电荷的作用.(1)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.(2)当有外加电场时,电荷向导体两端移动,出现感应电荷,当无外加电场时,导体两端的电荷发生中和.二、库仑定律1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.2.表达式:F =k q 1q 2r 2,式中k =9.0×109 N·m 2/C 2,叫做静电力常量. 3.适用条件:真空中的点电荷.(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式.(2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷.《二》一、电场强度1.静电场(1)电场是存在于电荷周围的一种物质,静电荷产生的电场叫静电场.(2)电荷间的相互作用是通过电场实现的.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.2.电场强度(1)物理意义:表示电场的强弱和方向.(2)定义:电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度.(3)定义式:E =F q. (4)标矢性:电场强度是矢量,正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向,电场强度的叠加遵从平行四边形定则.二、电场线1.定义: 为了直观形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向,在电场中画出一系列的曲线,使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向,曲线的疏密表示电场强度的大小.2.特点:(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处;(2)电场线在电场中不相交;(3)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大;(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向;(5)沿电场线方向电势逐渐降低;(6)电场线和等势面在相交处互相垂直.3.几种典型电场的电场线(如图3所示).图34.电场线与电荷运动的轨迹(1)电荷运动的轨迹与电场线一般不重合.若电荷只受电场力的作用,在以下条件均满足的情况下两者重合:①电场线是直线.②电荷由静止释放或有初速度,且初速度方向与电场线方向平行.(2)由粒子运动轨迹判断粒子运动情况:①粒子受力方向指向曲线的内侧,且与电场线相切.②由电场线的疏密判断加速度大小.③由电场力做功的正负判断粒子动能的变化.《三》一、电场力做功与电势能1.电场力做功的特点(1)在电场中移动电荷时,电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,可见电场力做功与重力做功相似.(2)在匀强电场中,电场力做的功W=Eqd,其中d为沿电场线方向的位移.2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功.(2)电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB =E p A -E p B .(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.二、电势1.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.(2)定义式:φ=E p q. (3)标矢性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点高(低).(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同.(5)沿着电场线方向电势逐渐降低. 2.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点构成的面. (2)特点 ①电场线跟等势面垂直,即场强的方向跟等势面垂直.②在等势面上移动电荷时电场力不做功.③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面.④等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小.⑤任意两等势面不相交.三、电势差1.电势差:电荷q 在电场中A 、B 两点间移动时,电场力所做的功W AB 跟它的电荷量q 的比值,叫做A 、B 间的电势差,也叫电压.公式:U AB =W AB q. 2.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且有U AB =-U BA .3.电势差U AB 由电场中A 、B 两点的位置决定,与移动的电荷q 、电场力做的功W AB 无关,与零电势点的选取也无关.4.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积.即U =Ed ,也可以写作E =U d. 《四》一、电容器的充、放电和电容的理解1.电容器的充、放电(1)充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能.(2)放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能.2.电容(1)定义:电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值.(2)定义式:C =Q U. (3)物理意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量.3.平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与正对面积成正比,与介质的介电常数成正比,与两板间的距离成反比.(2)决定式:C =εr S 4πkd,k 为静电力常量. 特别提醒 C =Q U (或C =ΔQ ΔU )适用于任何电容器,但C =εr S 4πkd仅适用于平行板电容器. 二、带电粒子在电场中的运动1.带电粒子在电场中加速 若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增加量.(1)在匀强电场中:W =qEd =qU =12m v 2-12m v 20或F =qE =q U d=ma . (2)在非匀强电场中:W =qU =12m v 2-12m v 20. 2.带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析:带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场.(2)运动性质:匀变速曲线运动.(3)处理方法:分解成相互垂直的两个方向上的直线运动,类似于平抛运动.(4)运动规律: ①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间⎩⎨⎧ a.能飞出电容器:t =l v 0.b.不能飞出电容器:y =12at 2=qU 2md t 2,t = 2mdyqU②沿电场力方向,做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧ 加速度:a =F m =qE m =Uq md 离开电场时的偏移量:y =12at 2=Uql 22md v 20离开电场时的偏转角:tan θ=v yv 0=Uql md v 20特别提醒带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.。
静电场知识点总结

静电场知识点总结静电场知识点总结如下:1.电场强度:描述电场中力的性质的物理量,表示单位电荷在电场中受到的力。
点电荷场强公式:E = kQ/r^2。
2.库仑定律:描述两个点电荷之间的相互作用力的规律,公式为F = kQ1Q2/r^2。
3.电势:描述电场能的性质的物理量,表示单位正电荷在电场中具有的势能。
等势面与电场线垂直,且从高电势指向低电势。
4.电势差:描述电场中两点之间电势的差值,等于单位正电荷在这两点间移动时电场力所做的功。
公式为U = Ed。
5.电场力做功:电荷在电场中移动时,电场力对电荷做功,与移动距离和电势差有关,公式为W = qU。
6.电容:描述电容器容纳电荷本领的物理量,由电容器本身的结构决定。
公式为C = Q/U。
7.静电感应:将一个带电体靠近导体时,由于静电感应,导体靠近带电体的一端会出现异种电荷,远离的一端会出现同种电荷。
8.静电平衡状态:导体中的自由电荷受到电场力的作用,将重新分布,最终达到静电平衡状态。
此时导体内部无净电荷,导体表面是等势面。
9.静电屏蔽:将一个空腔导体置于外电场中,静电平衡时,空腔内感应电荷的电场与外电场在空腔内部相互抵消,从而使得空腔内部不受外部电场的影响。
10.高斯定理:通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内所包围的电荷的代数和除以真空电容率。
公式为∮E·ds = ∑q/ε0。
这些知识点涵盖了静电场的各个方面,包括电场强度、库仑定律、电势、电势差、电场力做功、电容、静电感应、静电平衡状态、静电屏蔽和高斯定理等。
通过理解和掌握这些知识点,可以对静电场有更深入的理解。
知识点总结静电场

知识点总结静电场1. 静电力静电场是由静止电荷或者电荷在互相静止的情况下产生的。
当两个电荷之间存在一定的距离时,它们之间就会产生静电力,即库仑力。
库仑定律描述了两个电荷之间的静电力与它们之间距离的平方成反比,与它们电荷量的乘积成正比。
数学表示为:\[F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}\]其中,\(F\)为静电力,\(q_1\)和\(q_2\)分别为两个电荷的电荷量,\(r\)为它们之间的距离,\(k\)为真空介质中的电场常量,其值为\(8.9875 \times 10^9 N m^2/C^2\)。
2. 电场强度在静电力的基础上可以引入电场的概念,电场是指空间中的每一点所受的静电力。
电场的强度用电场强度矢量表示,通常用\(E\)表示。
电场强度的定义为单位正电荷在电场中所受的力。
在均匀电场中,电场强度是一个常量,可用以下公式表示:\[E = \frac{F}{q}\]其中,\(F\)为单位正电荷所受的力,\(q\)为单位正电荷的电荷量。
3. 电势电势是电场的另一个重要概念,它描述了电场中单位正电荷所具有的电势能。
在静电场中,电场强度与电势之间存在一定的关系。
在电场中沿某一方向移动单位正电荷,单位正电荷所具有的电势能的增加量称为电势差。
电场中某一点的电势与该点所受的力之间存在一种直观的联系。
电场中任意一点\(A\)的电势定义为单位正电荷从无穷远处移到该点时所做的功。
其数学表达式为:\[V_A = \frac{W_{A\to\infty}}{q}\]其中,\(V_A\)为点\(A\)的电势,\(W_{A\to\infty}\)为从无穷远处移到点\(A\)所做的功。
4. 高斯定律高斯定律是描述电场的重要定律之一,它表明了电场强度与通过任意闭合曲面的总电通量之间的关系。
高斯定律对问题的简化和求解提供了更便利的方法。
它表示为:\[\oint \vec{E} \cdot \vec{dS} = \frac{1}{\varepsilon_0} Q_{enc}\]其中,\(\vec{E}\)是电场强度,\(\vec{dS}\)是曲面元素,\(\varepsilon_0\)是真空中的介电常数,\(Q_{enc}\)是曲面内的电荷总量。
静电场知识点总结归纳

静电场知识点总结一、点电荷和库仑定律1.如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷?(1)电荷量是物体带电的多少,电荷量只能是元电荷的整数倍.(2)元电荷不是电子,也不是质子,而是最小的电荷量数值,电子和质子带有最小的电荷量,即e=1。
6×10-19 C,是密立根通过油滴实验测定的。
(3)点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”,是一种理想化的模型,对其带电荷量无限制.(4)试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响,且要求在其占据的空间内场强“相同”,故其应为带电荷量“足够小”的点电荷.2.库仑定律(1)适用条件:真空中的点电荷(2)库仑力的方向:同种电荷相互排斥,为斥力;异种电荷相互吸引,为引力.二、库仑力作用下的平衡问题1.分析库仑力作用下的平衡问题的思路(与以往的受力分析一样,不过多了个电场力)(1)确定研究对象.如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”,一般是先整体后隔离.(2)对研究对象进行受力分析.有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力,而尘埃、液滴等一般需考虑重力.具体视题目要求来定.(3)列平衡方程(F合=0或F x=0,F y=0,即水平和竖直方向合力分别为0).2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:三个点电荷放置于于一条直线上,且接触面光滑不固定,有如下结论(2)规律:“三点共线"—-三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”——正负电荷相互间隔;“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小;“近小远大”-—中间电荷靠近电荷量较小的电荷.三、场强的三个表达式的比较及场强的叠加电场为矢量,叠加需要平行四边形定则。
四、对电场线的进一步认识1.点电荷的电场线的分布特点(1)离点电荷越近,电场线越密集,场强越强.(2)若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向各不相同.2.等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(1)两点电荷连线上各点,电场线方向从正电荷指向负电荷.(2)两点电荷连线的中垂面(线)上,场强方向均相同,且总与中垂面(线)垂直.在中垂面(线)上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线的中点).(3)关于O点对称的两点A与A′,B与B′的场强等大、同向.3.等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(1)两点电荷连线中点O处场强为零.(2)中点O附近的电场线非常稀疏,但场强并不为零.(3)在中垂面(线)上从O点到无穷远,电场线先变密后变疏,即场强先变大后变小.(4)两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行.(5)关于O点对称的两点A与A′,B与B′的场强等大、反向.五、电势高低及电势能大小的比较方法1.比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面.注意:电势降低最快的方向是电场线的方向(2)判断出U AB的正负,再由U AB=φA-φB,比较φA、φB的大小,若U AB>0,则φA>φB,若U AB<0,则φA <φB.,即看U AB的下角标。
高中物理《静电场》知识梳理

高中物理《静电场》知识梳理
1. 静电场的基本概念和性质
静电场指的是由于空间中静止电荷所形成的电场。
其性质包括场强、电势、电势能等。
2. 静电场的电场强度
静电场的电场强度表示了单位正电荷在某一点处所受的电场力,其大小受到电荷量和距离的影响。
电场强度的方向与电荷正负有关。
3. 静电场的电势差和电势
电势差指的是两点之间移动单位电荷所需要做的功,而电势则是在某一点的电势差。
电势差和电势的计算可以利用库仑定律和高斯定理。
4. 静电场的电荷分布
在静电场中,电荷分布对于场强和电势分布都有影响。
主要包括均匀带电球面、均匀带电球体、均匀带电棒、均匀带电平板等情况。
5. 静电场的高斯定理
高斯定理可以用来计算电场强度、电势和电势能。
它表明了通过某一闭合曲面的场线束数与该曲面所包含的电荷量成正比,与曲面的形状无关。
6. 静电场的电势能
电势能指的是静电场中电荷所具有的势能,它的大小与电荷量、
电势差和位置有关。
静电场中的电势能可以用来计算电荷的移动和相互作用。
7. 静电场与导体
静电场中的导体可以影响场强和电势分布。
在外场作用下,导体表面的电荷会分布在表面上,而内部则是均匀的。
在导体内部,电场强度为零,电势分布为恒定值。
高中物理《静电场》知识点归纳归纳归纳总结(超详细)

一、静电场的基本概念1. 静电场是由静止电荷产生的场,它是描述电荷之间相互作用的一种物理量。
2. 静电场的性质:静电场是保守场,即电荷在静电场中移动时,其电势能的变化量与路径无关,只与初末位置有关。
3. 静电场的强度:静电场的强度表示电荷在静电场中所受力的强度,用符号E表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
二、电场强度与电势1. 电场强度E是描述静电场力的大小和方向的物理量,它的方向是正电荷在静电场中所受力的方向。
2. 电势V是描述静电场力做功能力的物理量,它的单位是伏特(V)。
3. 电场强度与电势的关系:电场强度E等于电势V在空间中的梯度,即E=dV/dr。
三、高斯定律1. 高斯定律是描述静电场与电荷分布之间关系的物理定律,它指出通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内部电荷量的代数和除以真空中的电常数ε0。
2. 高斯定律的数学表达式:∮E·dA=Q/ε0,其中∮表示对闭合曲面进行积分,E是电场强度,dA是闭合曲面上的微小面积元,Q是闭合曲面内部的总电荷量,ε0是真空中的电常数。
四、电容与电容器1. 电容C是描述电容器储存电荷能力的物理量,它的单位是法拉(F)。
2. 电容器的储能公式:W=1/2CV^2,其中W是电容器储存的能量,C是电容,V是电容器两端的电压。
3. 电容器的串联和并联:电容器的串联和并联可以改变电容器的总电容,串联时总电容减小,并联时总电容增大。
五、电场线与电势线1. 电场线:电场线是用来形象地表示电场强度和方向的曲线,它的切线方向即为电场强度的方向。
2. 电势线:电势线是用来形象地表示电势分布的曲线,它的切线方向即为电势梯度的方向。
3. 电场线与电势线的关系:电场线总是从正电荷出发,指向负电荷,而电势线则从高电势区域指向低电势区域。
六、导体与绝缘体1. 导体:导体是电荷容易通过的物质,如金属、石墨等。
2. 绝缘体:绝缘体是电荷不容易通过的物质,如橡胶、玻璃等。
3. 静电平衡:当导体处于静电平衡状态时,导体内部的电场强度为零,导体表面上的电荷分布均匀。
物理-静电场知识点汇总

2.电场强度的计算:
(1)定义-矢量叠加
点电荷
E
1
4 0
q r2
er
连续带电体
E
dE
1
4 0
dq r2
er
方法
场源电荷分布
球面、球壳 无限长棒、圆柱 无线大平面
(2)高斯定理:
1
E dS
S
0
q int
3.电势的计算:
(1) 定义法 已知场强分布 方法
(2) 叠加法 已知电荷分布
Vp
稳恒磁场中,磁感应强度沿任意闭合路径 L 的线积分(也称 的环B流),等于该路径 L 包围的所有电流强度的代数和的
倍 μ0
说明
积分路径方向
(1)电流 正I 负的规定: 与I 成L右螺旋时, 为I正;反之为负.
(2) 环路上各点的B为空间所有电流的贡献
Edr
p
dq
V dV =
Q
Q 40r
➢ 电势差的计算: U AB =VA VB
B
Edl
A
WAB =
B A
q0
E
d
l
=q0
B
E dl
A
q0U AB
例1 求均匀带电球壳的电场与电势分布,已知半径R,带电量q。
解:由高斯定理求出场强分布
0
E
q
4 0 r 2
er
rR rR
++
+ +O
O
40r 2
er
r R2
r
电势差 A,B
一.毕奥-萨伐尔定律
✓ 实验定律,反映电流元在空间激发磁场的规律
dB
I
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静电场知识点总结一、点电荷和库仑定律1.如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷?(1)电荷量是物体带电的多少,电荷量只能是元电荷的整数倍.(2)元电荷不是电子,也不是质子,而是最小的电荷量数值,电子和质子带有最小的电荷量,即e=1.6×10-19 C,是密立根通过油滴实验测定的。
(3)点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”,是一种理想化的模型,对其带电荷量无限制.(4)试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响,且要求在其占据的空间内场强“相同”,故其应为带电荷量“足够小”的点电荷.2.库仑定律(1)适用条件:真空中的点电荷(2)库仑力的方向:同种电荷相互排斥,为斥力;异种电荷相互吸引,为引力.二、库仑力作用下的平衡问题1.分析库仑力作用下的平衡问题的思路(与以往的受力分析一样,不过多了个电场力)(1)确定研究对象.如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”,一般是先整体后隔离.(2)对研究对象进行受力分析.有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力,而尘埃、液滴等一般需考虑重力.具体视题目要求来定。
(3)列平衡方程(F合=0或F x=0,F y=0,即水平和竖直方向合力分别为0).2.三个自由点电荷的平衡问题(1)条件:三个点电荷放置于于一条直线上,且接触面光滑不固定,有如下结论(2)规律:“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上;“两同夹异”——正负电荷相互间隔;“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小;“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷.三、场强的三个表达式的比较及场强的叠加电场为矢量,叠加需要平行四边形定则。
四、对电场线的进一步认识1.点电荷的电场线的分布特点(1)离点电荷越近,电场线越密集,场强越强.(2)若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向各不相同.2.等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(1)两点电荷连线上各点,电场线方向从正电荷指向负电荷.(2)两点电荷连线的中垂面(线)上,场强方向均相同,且总与中垂面(线)垂直.在中垂面(线)上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线的中点).(3)关于O点对称的两点A与A′,B与B′的场强等大、同向.3.等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(1)两点电荷连线中点O处场强为零.(2)中点O附近的电场线非常稀疏,但场强并不为零.(3)在中垂面(线)上从O点到无穷远,电场线先变密后变疏,即场强先变大后变小.(4)两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行.(5)关于O点对称的两点A与A′,B与B′的场强等大、反向.五、电势高低及电势能大小的比较方法1.比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面.注意:电势降低最快的方向是电场线的方向(2)判断出U AB的正负,再由U AB=φA-φB,比较φA、φB的大小,若U AB>0,则φA>φB,若U AB<0,则φA<φB.,即看U AB的下角标。
(3)取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低.2.电势能大小的比较方法(1)场源电荷判断法(E P=qφ,电势能既与电势有关,还取决于电性的正负)①离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越大,试探负电荷的电势能越小.②离场源负电荷越近,试探正电荷的电势能越小,试探负电荷的电势能越大.(2)电场线判断法①正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大.②负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大;逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小.(3)做功判断法电场力做正功,电荷(无论是正电荷还是负电荷),电势能减少.反之,如果电荷克服电场力做功,那么电势能将增加。
六、电场力做功的特点及电场力做功的计算1.电场力做功的特点电场力做的功和路径无关,只和初、末位置的电势差有关.2.电场力做功的计算方法(1)由公式W=Flc os θ计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=qEl E,式中l E为电荷初末位置在电场方向上的距离.(2)由电势差的定义式计算,W AB=qU AB,对任何电场都适用.当U AB>0,q>0或U AB<0,q<0时,W>0;否则W<0.(3)由电场力做功与电势能变化的关系计算,W AB=E PA-E PB.= -ΔE P七、电场线、等势线与运动轨迹的综合分析1.带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力的情况以及初速度的情况共同决定的.运动轨迹上各点的切线方向表示粒子在该点的速度方向.电场线只能够描述电场的方向和定性地描述电场的强弱,它决定了带电粒子在电场中各点所受电场力的方向和加速度的方向.2.等势线总是和电场线垂直,已知电场线可以画出等势线.已知等势线也可以画出电场线.3.在利用电场线、等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时,基本方法是:(1)根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向,带电粒子所受的合力(往往只受电场力)指向运动轨迹曲线的内侧,再结合电场线确定带电粒子的带电种类或电场线的方向;(2)根据带电粒子在不同的等势面之间移动,结合题意确定电场力做正功还是做负功,电势能的变化情况或是等势面的电势高低.八、匀强电场中电场强度与电势差的关系1.电场与电势没关系,一个反映电场力的性质,一个是能的性质,一个是矢量一个是标量。
公式E =Ud反映了电场强度与电势差之间的关系,由公式可知,电场强度的方向就是电场中电势降低最快的方向.2.公式中d 可理解为电场中两点所在等势面之间的距离,由此可得出一个结论:在匀强电场中,两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等.如图5所示,AB 、CD 平行且相等,则U AB =U CD九、静电现象1.处于静电平衡状态的导体具有以下特点(1)导体内部的场强(E 0与E′的合场强)处处为零,E 内=0; (2)整个导体是等势体,导体的表面是等势面; (3)导体外部电场线与导体表面垂直;(4)静电荷只分布在导体外表面上,且与导体表面的曲率有关.2.静电屏蔽:如果用金属网罩(或金属壳)将一部分空间包围起来,这一包围空间以外的区域里,无论电场强弱如何,方向如何,空间内部电场强度均为零.因此金属网罩(或金属壳)对外电场有屏蔽作用.十、平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 (1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.电容器的两极板与电源连接时,电容器两极板间的电压保持不变;用E =Ud 分析电容器极板间场强的变化电容器先充电后与电源断开,电容器的电荷量保持不变.用E=4πkQ/(εS)分析电容器极板间场强的变化 (2)用决定式C =εrS4πkd分析平行板电容器电容的变化.(3)用定义式C =QU 分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化,确定充放电过程,充电电流由电源正极流向正极板,由负极板流回电源附近;放电,电流由正极板流出,流向负极板(可以通过电源)十一、带电粒子在电场中的直线运动 1. 带电粒子在电场中的运动:先分析受力情况,再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速;直线还是曲线),直线说明合力和速度共线,解决这类问题的基本方法是:(1)采用运动和力的观点:牛顿第二定律和运动学知识求解. (2)用能量转化的观点:动能定理和功能关系求解. 2.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点.电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关,还跟带电粒子的电性和电荷量有关.(2)是否考虑重力要依据情况而定.基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外,一般不考虑重力(但不能忽略质量). 带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确暗示外,一般都不能忽略重力. 十二、带电粒子在电场中的偏转在图中,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U,若粒子飞离偏转电场时的偏距为y,偏转角为θ,则tan θ=v yv x=a y tv0=qUlmdv20,y=12a y t2=qUl22mdv20带电粒子从极板的中线射入匀强电场,其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的中点.所以侧移距离也可表示为y=l2tan θ,所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样.若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U 0加速后进入偏转电场的,则qU 0=12mv 20,即y =Ul 24dU 0,tan θ=yx =Ul2dU 0.由以上讨论可知,粒子的偏转角和偏距与粒子的q 、m 无关,仅决定于加速电场和偏转电场,即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的.十三、用能量的观点处理带电体在电场及复合场中的运动对于受变力作用的带电体的运动,必须借助于能量的观点去处理,用能量观点处理也更简捷,具体的方法通常有两种:(1)用动能定理处理.思维顺序一般为:①明确研究对象的物理过程;②分析物体在所研究过程中的受力情况,弄清哪些力做功,做正功还是做负功;③弄清所研究过程的初、末两个状态的动能;④根据动能定理列出方程求解.(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理.列式的方法主要有两种:①从初、末状态的能量相等列方程;②从某些能量的减少量等于另一些能量的增加量列方程.圆周运动等效重力场问题(找等效最高点、最低点问题)绳拉物体在竖直平面内做圆周运动规律最高点最低点(平衡位置) 临界最高点:重力提供向心力,速度最小速度最大、拉力最大等效重力场:重力场、电场等叠加而成的复合场;等效重力:重力、电场力的合力 处理思路:①受力分析,计算等效重力(重力与电场力的合力)的大小和方向②在复合场中找出等效最低点、最高点。
最高、低点:T 与等效重力共线 ③根据圆周运动供需平衡结合动能定理列方程处理例、光滑绝缘的圆形轨道竖直放置,半径为R ,在其最低点A 处放一质量为m 的带电小球,整个空间存在匀强电场,使小球受到电场力的大小为mg 33,方向水平向右,现给小球一个水平向右的初速度0v,使小球沿轨道向上运动,若小球刚好能做完整的圆周运动,求v如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!A B。