3静电学
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静电学知识点总结一、静电学基本概念1. 静电荷静电荷是指物体带上的电荷,可以是正电荷也可以是负电荷。
当物体带有正电荷时,说明物体失去了电子,而当物体带有负电荷时,说明物体获得了额外的电子。
根据库仑定律,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
静电荷的大小用库仑为单位来表示。
2. 静电场静电场是指存在静电荷时,在其周围形成的空间中存在的电场。
静电场会对带电体产生作用力,力的大小与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
3. 电场力带电体在电场中会受到电场力的作用,电场力的大小与电荷量以及电场的强度有关,符合库仑定律。
电场力方向与电荷的种类以及电场的方向有关。
4. 电场能电场能是指带电体在电场中具有的能量状态。
带电体在电场中会受到电场力的作用,因此具有电场能,而带电体间的电场能可以相互转化为动能或者其他形式的能量。
5. 电场功当带电体在电场中运动时,电场对带电体所做的功称为电场功。
电场功可以改变带电体的动能和电场能。
二、静电学原理1. 库仑定律库仑定律表明了两个静电荷之间的相互作用力的大小与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
库仑定律是描述静电力的基本定律,也是静电学研究的基础。
2. 电场强度电场强度是描述电场的物理量,表示单位正电荷在电场中受到的力。
电场强度方向与正电荷的运动方向相同,与负电荷的运动方向相反,与电场线方向垂直。
3. 高斯定律高斯定律描述了电场在封闭曲面上的总通量与该封闭曲面内的电荷量的比例关系。
可以用来计算电场的强度以及电荷的分布情况。
4. 静电平衡静电平衡发生在没有电流流动的情况下,静电荷在静电场中达到平衡状态。
在静电平衡状态下,静电荷的总量在空间内保持不变,电场强度也保持不变。
5. 电容和电容器电容是描述电路中储存电荷和电场能的能力,通常用单位法拉来表示。
电容器是利用两个导体之间的电场存储电荷和电场能的装置,可以分为平行板电容器、球形电容器等不同类型。
6. 静电感应静电感应是指在电场的作用下,物体中的自由电子受到推动而发生运动,产生局部电荷分布的现象。
初中物理静电学知识点归纳静电学是物理学的一个分支,研究的是静电现象和静电力。
在初中物理学中,我们也学习了一些与静电相关的知识。
本文将归纳整理初中物理中的静电学知识点,以帮助大家更好地理解和应用这些知识。
1. 静电的产生静电的产生是指物体在摩擦、接触或分离过程中,电荷的转移或重新分布现象。
常见的静电产生方式有摩擦电、接触电和电感应。
2. 电荷与物质电荷是物质的一种基本属性,分为正电荷和负电荷。
电荷之间存在着吸引和排斥的相互作用。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3. 静电场静电荷周围形成静电场,静电场是指电荷作用在周围空间中,产生的电场力。
静电场是无形的,但可以通过场力线来描述。
场力线从正电荷出发,指向负电荷,线的密度表示场强大小。
4. 静电的传导与绝缘导体是电荷可以自由移动的物质,当导体与带电物体接触时,电荷会传导到导体上,使导体具有相同的电荷性质。
绝缘体是电荷不能自由移动的物质,无法导电。
5. 静电平衡静电平衡是指物体上的电荷分布达到稳定状态,不再发生电荷的转移。
静电平衡时,物体表面的电荷主要集中在表面,呈现出均匀分布的状态。
6. 电场的作用电场对其他带电物体或导体上的电荷有引力或斥力作用。
当被测的物体在电场中受到的力等于物体本身的重力时,该物体处于平衡状态,可以利用这一点来测量电场的强度。
7. 电容器电容器是由两个导体板和介质组成的装置。
当电容器带电时,两个导体板上的电荷量相等,但电荷符号相反。
常见的电容器有平行板电容器和球形电容器。
8. 静电感应静电感应是指受到外界带电物体的影响而发生电荷重新分布现象,导体上的电荷会被吸引或排斥。
利用静电感应,可以实现电荷的分离和静电的收集。
9. 静电的应用静电在生活中有许多应用。
例如,静电喷涂利用静电吸附的原理,将液体喷射成细小粒子,使其附着在物体表面;静电除尘器利用静电力将空气中的细小粒子吸附并去除。
10. 静电的危害虽然静电有一定的应用价值,但在某些情况下也会带来危害。
静电学的基本原理和应用研究静电学是物理学的一个重要分支,研究的是电荷的静止和静电力的作用。
静电学的基本原理包括电荷的产生、电场的形成和电势的存在。
在我们日常生活中,静电学的应用非常广泛,涉及到电力工程、材料科学、生物医学等领域。
一、电荷的产生静电学的基本原理之一是电荷的产生。
电荷分为正电荷和负电荷,它们是由于物质中的原子或分子失去或获得电子而形成的。
当原子或分子失去电子时,它们变成带正电的离子,而当原子或分子获得电子时,它们变成带负电的离子。
电荷的产生是静电学研究的基础,也是其他静电现象发生的前提。
二、电场的形成静电学的基本原理之二是电场的形成。
电场是指电荷周围存在的一种物理场,它可以通过电场线来表示。
电荷会在空间中形成一个电场,这个电场会对其他电荷产生力的作用。
电场的形成是由于电荷的存在和电荷之间的相互作用。
根据库仑定律,电荷之间的静电力与它们之间的距离成反比,与它们的电量成正比。
电场的强度与电荷量和距离有关,可以通过电场线的密度来表示。
三、电势的存在静电学的基本原理之三是电势的存在。
电势是指单位正电荷在电场中所具有的能量,也可以理解为电荷在电场中的位置。
电势差是指两个位置之间的电势差异,它可以通过电势差来表示。
电势的存在是由于电场的存在和电荷的相互作用。
在电势差相等的情况下,电荷会从高电势区域移动到低电势区域,这就是静电力的作用。
静电学的应用研究主要涉及以下几个方面:1. 静电消除技术静电在工业生产中常常会带来很多问题,如电子元件的损坏、粉尘的吸附等。
因此,静电消除技术成为了一个重要的研究方向。
静电消除技术主要包括静电消除器的设计和静电消除装置的应用。
通过合理设计和应用静电消除器,可以有效地消除静电带来的问题,提高生产效率和产品质量。
2. 静电粉末涂覆技术静电粉末涂覆技术是一种常用的表面涂覆技术,它利用静电力将粉末颗粒吸附在物体表面上,形成一个均匀的涂层。
静电粉末涂覆技术广泛应用于汽车制造、家电制造、建筑装饰等领域。
高一物理的电学知识点总结一、静电学1、电荷电荷是原子或分子所具有的一种物理量,表现为物质间相互吸引或排斥的作用。
电荷的基本单位是库仑(C)。
正电荷和负电荷分别表示带正电荷和带负电荷的物体。
2、电场电场是指所有空间中的任何点都能感受到电荷作用力的特殊区域。
电场的强度大小与电荷的大小和位置有关,符合库仑定律的规律。
3、电场力电场场强为E的电场中放置一个单位正电荷要受到的电场力就是电场强度E。
电场力的方向与电场方向一致,力的大小与电荷量和电场强度成正比。
4、电势差电势差是指电场中单位正电荷从一个位置移动到另一个位置所做的功。
电势差与电场强度和移动距离成正比。
5、电容器电容器是一种用来存储电荷的装置。
电容的大小与电荷量和电势差成正比。
6、高斯定理高斯定理是描述电场的一个重要定理。
它表明,在一个封闭曲面上的电通量等于位于该曲面内的电荷量与真空介电常数的比值。
二、电流学1、电流电流是电荷单位时间通过导线横截面的流动量。
电流的大小与电荷量和通过的时间成正比。
2、电阻电阻是导电器材料特性的参数,表示导线阻碍电流通过的能力。
电阻的大小与材料电阻率、截面积和长度成反比。
3、欧姆定律欧姆定律是描述电阻、电流和电压之间关系的定律。
根据欧姆定律,电流与电压成正比,与电阻成反比。
4、电功率电功率是表示电流利用电能的速率,单位为瓦特(W)。
电功率大小与电流和电压的乘积成正比。
5、串联电路和并联电路电路是指电流从一个电源经过导线通过各个电器元件,再返回电源的一条闭合回路。
串联电路是指各个电器元件依次接连在一起,电流只有一条通路。
并联电路是指各个电器元件平行相连,电流有多条通路。
6、焦耳定律焦耳定律是描述电阻中发热的定律,根据这个定律,单位时间内通过电阻的电能全部转化为热能。
焦耳定律是电炉、热水器等电热产品的基础。
三、电磁学1、电磁感应电磁感应指通过磁场和导体之间相互作用产生感应电动势的现象。
当导体在磁场中运动或磁场发生变化时,导体中会产生感应电流。
静电学的基本概念与电荷相互作用静电学是物理学中的一个重要分支,研究的是静止电荷的特性和其相互作用。
在我们日常生活中,静电现象无处不在,例如摩擦引起的发丝贴在衣服上、电灰尘吸附在物体表面等。
本文将介绍静电学的基本概念以及电荷之间的相互作用。
一、静电学的基本概念静电学研究的核心对象是电荷,电荷分为正电荷和负电荷两种。
根据电荷间的相互作用规律,有如下几个基本概念:1. 电荷守恒定律:在任何一个封闭的系统中,电荷的总量始终保持不变。
这意味着电荷可以相互转移,但总量不会减少或增加。
2. 电荷的离散性:电荷的基本单位是电子的电荷(负电荷)和质子的电荷(正电荷)。
电荷的大小用元素电荷(e)表示,元素电荷的大小为1.6×10^-19库仑。
3. 电荷的量子化:电荷是量子化的,即电荷的大小只能是元素电荷的整数倍。
4. 电荷的性质:电荷之间存在相互吸引和排斥的作用力。
同种电荷之间互相排斥,异种电荷之间互相吸引。
二、电荷相互作用电荷之间的相互作用是静电学的核心内容。
根据库伦定律,两个电荷之间的作用力与它们的电荷量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
具体表达式为:F = k * |q1 * q2| / r^2其中,F为电荷之间的作用力,k为库伦常数,q1和q2分别为两个电荷的电荷量,r为它们之间的距离。
根据库伦定律可以得出以下几点结论:1. 同种电荷之间的作用力为排斥力,大小与电荷量的乘积成正比。
2. 异种电荷之间的作用力为吸引力,大小同样与电荷量的乘积成正比。
3. 电荷之间的作用力与它们之间的距离的平方成反比,即离得近作用力大,离得远作用力小。
三、静电学实际应用静电学不仅仅是一门纯理论的学科,它还有许多实际应用。
以下是一些具体的例子:1. 静电喷涂技术:利用静电作用,将喷涂物质带电后喷涂在目标物体上,可以实现更均匀、高效的喷涂效果。
2. 静电除尘技术:利用静电作用,使带电的粒子通过电场受到吸引,从而实现对粉尘等污染物的有效除去。
高中物理的电学知识点总结电学是物理学中的一个重要分支,研究电荷和电场之间的相互作用,以及电荷在导体和非导体中的传导、储存和放电等现象。
在高中阶段,学生将学习到关于电学的一系列基础知识,包括静电学、电流、电阻、电压、电容、电功和电磁感应等内容。
本文将对这些内容进行总结,帮助高中生对电学知识有一个系统性的认识。
1. 静电学静电学是研究电荷和电场之间相互作用的科学分支,它主要关注电荷的性质及其在静止状态下的相互吸引和排斥。
静电学的基础概念包括电荷、电场、库仑定律和高斯定律。
电荷是物质的基本性质之一,表现为正电荷和负电荷两种形式。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
电场是一种描述电荷相互作用的力场,它可以用矢量的形式表示。
正电荷在电场中会受到电场力的作用而朝着电场方向移动,负电荷则受到相反方向的电场力。
库仑定律描述了两个点电荷之间的相互作用力大小与它们之间的距离的平方成反比,与它们之间的电荷量成正比。
这个定律可以用数学公式 F = k * |q1 * q2| / r^2 表示,其中 F 为两个电荷之间的电场力,k 为库仑常数,q1 和 q2 分别为两个电荷的大小,r 为它们之间的距离。
高斯定律用数学形式描述了电场通过一个闭合曲面的通量与该曲面内的电荷量之比。
这个定律可以用来计算闭合曲面内的电场强度,对于对称分布的电荷很有用。
2. 电流电流是电荷在导体中流动的现象,是电子在导线内传播的过程。
电流的大小可以用单位时间内通过导体横截面的电荷量来表示。
电流的方向约定为正电荷流动的方向,通常是从正极向负极流动。
电流的大小与导体的电阻、电压和温度等因素有关。
在导线中,当电路中有电压时,电子会受到电场力的作用,从而形成电流。
电流的大小可以用欧姆定律来描述,即 I = U / R,其中 I 为电流的大小,U 为电压,R 为电阻。
3. 电阻电阻是导体对电流通过的阻力,是电路中的重要组成元素。
电阻根据材料和结构的不同可以分为导体电阻、电解质电阻和半导体电阻等种类。
静电学练习题
一、选择题(把正确答案的序号填入括号内)
1.两个电量都是q +的点电荷相距a 2,o 为其连线的中点,如图所示。
则其中垂线y 轴上,场强取极大值的点到o 点的距离为 (A)
2
a ; (B)a 33; (C)a 22; (D)a 2。
[ ]
2.真空中两带电平行板A 、B ,板间距为d (很小),板面积为S ,带电量分别为Q +和Q -。
若忽略边缘效应,则两板间作用力的大小为
(A)2024d Q πε; (B)S Q 02ε; (C)S Q 02
2ε; (D) S
Q 022ε。
[ ]
3.如图,A 、B 是真空中两块相互平行的均匀带电平面,电荷面密度分别为σ+和σ2-,若A 板选作零电势参考点,则图中a 点的电势是
(A)023εσd
; (B)0
εσd -;
(C)0
23εσd -
; (D) 03εσd。
[ ]
4.四个点电荷的电量相等,两正两负置于正方形的四角上,
如图所示。
令U 和E 分别为图示中心o 处的电势和场强的大小,当仅有左上角的点电荷存在时,o 点处的电势和场强分别为0U 和0E ,试问U 和E 的值为多少? (A)0U U =,0E E =; (B)0=U ,0=E ; (C)0=U ,04E E =; (D)04U U =,0=E 。
[ ]
5.如图所示,在相距R 2的点电荷q +和q -的电场中,把点电荷Q +从O 点沿OCD 移到
D 点,则电场力作功与Q +(系统)电势能的增量分别为
A
B
σ+σ2-
〇
〇
〇
〇
+ + - - • o
C
(A)
R qQ 04πε,
R qQ 04πε-; (B)R qQ 04πε-,R qQ
04πε; (C)R
qQ 06πε,
R qQ 06πε-; (D)R qQ
06πε-,R
qQ 06πε。
[ ]
6.两大小不相等的金属球,大球半径是小球半径的二倍,小球带电量为q +,大球不带电。
今用导线将两球相连,则有
(A)两球带电量相等; (B)小球带电量是大球的两倍; (C)两球电势相等; (D)大球电势是小球的两倍。
[ ]
7.有一接地导体球,半径为R ,距球心R 2处有一点电荷
q -,如图所示。
则导体球面上的感应电荷的电量是
(A)0; (B)q -; (C)2/q ; (D)2/q -。
[ ]
8.一无限大均匀带电介质平板A ,电荷面密度为1σ,将介
质板移近一导体B 后,此时导体B 表面上靠近P 点处的电
荷面密度为2σ,P 点是极靠近导体B 表面的一点,如图所示,则P 点的场强是 (A)
010222εσεσ+
; (B)010222εσεσ-; (C)01022εσ
εσ+; (D)
01022εσεσ-
; (E)0
2εσ
; (F)以上都不对。
[ ]
9.两个同心金属球壳,半径分别为1r 、2r )(12r r >,如果外球壳带电q 而内球壳接地,则内球壳带电为
(A)0; (B)q -; (C)
q r r 21
; (D)q r r 2
1-。
[ ]
1
σ2σ
A
• P
B
10.如图所示,一个封闭的空心导体,观察者A (测量仪器)和电荷1Q 置于导体内,而观察者B 和电荷2Q 置于导体外,下列说法中哪一种是正确的
(A)A 只观察到1Q 产生的场,B 只观察到2Q 产生的场; (B)A 可观察到1Q 和2Q 产生的场,B 只观察到2Q 产生的场; (C)A 只观察到1Q 产生的场,B 可观察到1Q 和2Q 产生的场。
[ ]
11.密度均匀的电荷分布在半径为a 的球内,其总电量为Q ,则系统的总静电能为
(A)a Q 02
8πε; (B)a Q 02203πε; (C)2012a Q πε; (D)2
08a
Q πε [ ]
12.一个半径为1R 的金属球带有正电荷Q ,球外包围着一层同心的相对介电常数为r ε的均匀电介质球壳层,其内半径为1R ,外半径为2R ,在电介质内的点a 距离球心为
)(2R r r a a <,则a 点的电势为
(A)
a
r r Q πε4; (B)
a
r r Q R Q 01
044επεπε+
;
(C)
a
r r Q
04επε; (D)
20204114R Q
R r Q
a
r πεεπε+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
[ ]
二、填充题(单位制为SI )
1.如图所示,两个点电荷1q 与2q 位于坐标x 轴上,已知两电荷间距离为b ,A 点到2q 的距离为a ,则A 点的场强j E i E E y x
+=,其中=x E ;=y E 。
2.一无限长带电圆柱体,半径为b ,其电荷体密度
r K /=ρ,K 为常数,r 为轴线到场点的距离,则带电圆柱所产生的场强分布在圆柱体
外为
;在圆柱体内为 。
3.把单位正电荷从一对等量异号电荷连线中点o ,沿任意路线移到无穷远处,则电场力对该单位正电荷所作
2
1
•B •2Q
的功为 。
4.长度为L 的细玻璃棒,沿着长度方向均匀地分布着电 荷,总电量为Q ,如图所示。
在棒的轴向有一点P ,离
棒左端的距离为r ,则P 点的电势=U 。
5.如图所示,有一半径为R 的均匀带电圆环,带电量为Q ,
其轴线上有两点a 和b ,R ab oa ==。
设无穷远处的电势为零,a 、b 两点的电势分别为1U 和2U ,则=12/U U 。
6.接第5题,把电荷q 从a 点移到b 点,外力作的功
=外A 。
7.在带电量为Q 的导体球外部有一相对介电常数为r ε的 电介质球壳,在电介质内外分别为有两点A 、B ,它们到球心的距离为1R 和2R ,则
=)(A E ; =)(B E ; =)(A D ; =)(B D ;
8.两带电量皆为Q +的点电荷相距d 2,一接地的半径为r 的导体球置于它们中间,如图所示。
则导体球所带的净电量=q ,若去掉接地线,把导体球充电到电势U ,则导体球所带净电量='q 。
9.有一固定不动半径为R 的导体薄球壳,带电量为1Q -,在薄球壳的正上方到球心o 的距离为R r 3=的b 点放一点电荷2Q +,如图所示。
则导体薄壳中心o 点的电势
Q
B
-
=o U ,导体薄球壳面上最高点a 的电势=a U 。
10.如图所示,中性导体C 内有带电体A 、B ,外面有带电体D 、E 、F ……,今使A 、B 所带电量变化,则C 外的电场 (变或不变),电势 (变或不变);D 、E 、F ……电量变化,C 内的电场 ,
C 内的电位 。
三、计算题
1.如图所示,一带电细线弯成半径为R 的圆环,电荷线密度为ϕλλcos 0=,式中0λ为一常数,ϕ为半径R 与x 轴的夹角,试求环心o 处电场强度。
2.一半径为R 的带电球体,其电荷体密度2Kr =ρ,K 为正常数,r 为球心到球内一点的矢径的大小。
求此带电球体所产生的电场强度的分布。
3.一圆盘,半径m 100.82-⨯=R ,均匀带电,而电荷面密度25C/m 100.2-⨯=σ,求: (1) 轴线上任一点的电势(用该点与盘心的距离x 表示); (2) 从电场强度和电势梯度的关系,求该点的电场强度; (3) 计算m 100.62-⨯=x 的电势和场强。
4.有两个无限大平行平面带电导体板,如图所示。
证明: (1) 相向的两面上,电荷面密度总是大小相等而符号相反; (2) 相背的两个面上,电荷面密度总是大小等而符号相同。
1 2 3 4
5.半径为1r 的导体球带有电荷q ,此球外有一个内、外半径为2r 、3r 的同心导体球壳,壳上带有电荷Q ,如图所示。
(1) 求球的电势1U ,球壳的电势2U 及其电势差U ∆;
(2) 用导线把内球和外球壳的内表面联结在一起后,1U 、2U 和U ∆各为多少? (3) 在情况(1)中,若外球接地,1U 、2U 和U ∆又各为多少? (4) 在情况(1)中,设外球离地面很远,若内球接地,情况又怎样?
6.在半径为1R 长为L 的均匀带电金属棒外,同轴地包围一层内、外半径分别为2R 、3R 的圆柱形均匀电介质壳层,其相对介电常数为r ε,金属棒上轴向每单位长度的电荷为λ,设3R L >>,试求 (1) 电场强度的分布;
(2) 若规定金属棒的电势为零,求电介质外表面
的电势;
(3) 电介质内的电场能量。
7半径为R的金属球带有正电荷q0,置于均匀无限大的电介质中(相对介电常数为εr ),求球外的电场分布,极化电荷分布和极化电荷电量。