高考复习 《电场》典型例题复习
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十二、电 场
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。
二、
画龙点睛 概念
一、知识网络
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。
2、元电荷
(1)元电荷
电子(或质子)的电荷量e,叫做元电荷。
e=×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。
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。
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= F
q
(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。
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
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
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。
图中可看出,B点处在电场线较A密的地方,故B
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。
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。
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。 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。
A B
D
C