60课时学完高中物理讲义11-17

一、电荷、电荷守恒定律 1．电荷

自然界存在两种电荷：正电荷、负电荷

2．元电荷：191.610C e -=⨯，任何带电体的电荷量都为元电荷的整数倍． 3．电荷守恒定律

（1）物体有三种起电方式，分别是①摩擦起电；②接触起电；③感应起电． （2）电荷守恒定律

①内容：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷总量不变．

②意义：电荷守恒定律是自然界的普遍定律，既适用于宏观系统，也适用于微观系统．

4．点电荷

（1）点电荷是一种理想化的模型．若带电体之间的距离比它们自身的尺寸大得多，以致带电体的大

小和形状对它们相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷．

（2）点电荷只具有相对意义，能看做点电荷的物体不一定很小，另外，对点电荷的带电量不作限制． 5．正确区分几种电荷的概念

（1）正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷． （2）负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷．

（3）元电荷：电荷量为191.610C -⨯的电荷叫做元电荷．质子和电子均带元电荷电量，但其内部的夸

克带电量可以比元电荷小．

（4）场源电荷：电场是由电荷产生的，我们把产生电场的电荷叫做场源电荷．

（5）试探电荷（检验电荷）：研究电场的一个基本方法之一就是放入一个带电量很小的点电荷，考

查其受力情况和能量情况，这样的电荷叫做试探电荷或检验电荷．

二、库伦定律

1．内容：在真空中的两个点电荷之间的作用力跟它们两电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上．

2．公式：122Q Q

F k r

=，F 叫库伦力或静电力，也叫电场力．F 可以是引力，也可以是斥力，k 是静电

力恒量，其数值与单位的选取有关，公式中各量都取国际单位制单位时，922910N m /C k =⨯⋅． 3．适用条件：①真空；②点电荷． 4．理解和应用库伦定律时应注意的问题：

（1）库伦力具有力的一切性质，相互作用的两个点电荷之间的作用力满足牛顿第三定律．

（2）在使用公式122Q Q

F k r

=时，12Q Q 、可只代入绝对值计算库伦力的大小，相互作用力的方向根据

第11讲 电场力

知识点睛

讲述高端的，真正的物理学

2

高一·30次课学完高中物理·第11-17讲·教师版

同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断．

（3）当多个带电体同时存在时，任两个带电体之间的相互作用仍遵守库仑定律，任一个带电体同时

受到多个库伦力的作用，可利用力的合成的平行四边形定则求出合力．

（4）在具体问题中，两个均匀带电体或带电球壳之间的库伦作用力可以将电荷看成集中在球心处产

生的作用力．而实际情况下带电体带电并不均匀，这时带点球之间库伦力可用公式定性分析．若

用r 表示两球心之间的距离，则当两球带同种电荷时，122Q Q

F k r <；反之，当两球带异种电荷

时，122Q Q

F k r

>．

三、电场，电场强度，电场线

1．电场：带电体周围存在一种物质，是电荷间相互作用的介质，只要电荷存在，在其周围空间就存在电场，电场具有力的性质和能的性质．

2．电场强度

（1）定义：放入电场中的某点的试探电荷所受电场力和它电荷量的比值叫做该点的电场强度，它描

述电场力的性质．

（2）定义式：F

E q

=．

（3）单位：N /C

（4）方向：规定放在电场中某点正电荷所受电场力的方向就是该点电场强度的方向． （5）点电荷电场的场强

①公式：2Q

E k r

=，式中的Q 是场源电荷的电荷量．

②正点电荷的电场，场强沿离它而去的方向；负点电荷的电场，场强沿向它而来的方向．

③F E q =是定义式，适用于任何电场；2Q

E k r

=只适用于真空中的点电荷的电场．

电场强度E

电场力F

反映电场中各点的力的性质的物

理量．定义式：F

E q

=

反映电荷所受电场力的大小．电场对放入其中的电荷的作用力的计算式：

F qE =

E 的大小只决定于电场本身，与电荷q 无关．在电场中不同的点，E 的大小一般是不同的

F 的大小由放在电场中的某点的点电荷q 和该点的场强共同决定，F 与

q 成正比

单位：V /m 、N /C

单位：N

定义式

决定式 关系式

表达式

F E q

=

2

kQ E r =

U E d

=

适用范围

任何电场E 的大小及方向，与检验电荷的电荷量大小和存

真空中的点电荷 Q ：场源电荷量 r ：研究点到场源电荷

匀强电场

U ：

电场中两点的电势差 d ：两点沿电场线

在与否无关的距离之间的距离附注检验电荷q：带电量很小的电荷，放入场源电荷电场后，不影响原电场

的分布．

（6）场强叠加原理：当空间中有几个点电荷同时存在时，它们的电场就相互叠加，形成合电场，这时的电场就等于各个点电荷单独存在时在该点场强的矢量和．

（7）匀强电场：在电场的某一个区域，若在各点的场强大小和方向均相同时，这个区域的电场就叫匀强电场．

3．电场线

（1）电场线：是用于描述电场的假想曲线，不是电荷的运动轨迹．

（2）电场线的性质

①电场线越密的地方，电场强度越大；越稀的地方，电场强度越小．

②电场线上各点的切线方向与该点处的场强方向相同．

③电场线从正电荷出发到负电荷终止，任两条电场线不相交，也不相切．

④沿电场线方向电势降落．

⑤电场线与等势面垂直．

（3）几种典型电场的电场线分布

①正点电荷的电场如图甲所示：由正电荷出发，到无穷远处终止．

②负点电荷的电场如图乙所示：由无穷远处出发到负电荷终止．

说明：点电荷产生的电场

a．离点电荷越近，电场线越密，场强越大．

b．在点电荷形成的电场中，不存在场强相等的点．

c．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．

③等量异种点电荷形成的电场中的电场线的分布情况如图甲所示，其特点有：

a．两点电荷连线上的各点场强的方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大．b．两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直．

c．在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点O等距离的各点的场强相同．

④等量同种点电荷形成的电场中的电场线的分布情况如图乙所示，其特点是：

a．两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线．

b．两点电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．

c．从两点电荷连线中点O沿中垂面（中垂线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小．