第九章静电场

人教版高二物理必修第三册第九章静电场及其应用全章知识点梳理1.对感应起电的理解当金属导体A和B彼此接触时，它们都不带电。

此时贴在它们下面的金属箔是闭合的。

当带正电荷的球C移近导体A时，A和B上的金属箔都张开了，这表示A和B上都带有电荷。

如果把A和B分开，然后移去球C，可以看到A和B 仍带有电荷。

当A和B接触时，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。

这说明A和B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。

因此，感应起电的本质是在导体C上的电荷作用下，导体A和B上的自由电荷发生定向移动，由B端移至A端，从而引起A端带负电，B端带正电。

此时，如果将A和B分离，导体A和B则成为带等量异种电荷的带电体。

2.元电荷与电荷守恒定律元电荷是电子、质子或正电子所带的电荷量，都是e。

所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍。

因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示。

例如，电子的带电荷量为-1.60×10^-19C。

电荷守恒定律的另一种表达是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

例如，接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。

摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。

当接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。

如果两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；如果带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。

3.库伦定律点电荷是一种物理模型，只有电荷量，没有大小、形状等其他因素。

它类似于力学中的质点，但在实际中并不存在。

当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小时，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。

需要注意的是，点电荷与元电荷是不同的概念。

元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。

点电荷是一种带电个体，其大小和形状不影响其带电荷量，但其带电荷量必定是元电荷的整数倍。

第九章电荷与真空中的静电场第九章电荷与真空中的静电场9.1 电荷库仑定律⼀、电荷对物质电性质的最早认识：摩擦起电和雷电电荷的基本认识包括：电荷类型：正电荷（丝绸摩擦玻璃棒）负电荷（⽑⽪摩擦橡胶棒）电性⼒：同号相斥、异号相吸电量：物体带电荷数量的多少2.电荷所遵循的基本实验规律：1）电荷是量⼦化的在⾃然界中，电荷总是以基本单元的整数倍出现，近代物理把电荷的这种不连续性称为电荷的量⼦化。

⼀个电⼦或质⼦所带电量既为⼀个基本电量单元，其电量为：e = 1.602 10-19 C（库仑）所有带电体的电量均为：q=ne n=±1, ±2, ±3,2）电荷遵从守恒定律电荷守恒定律是⾃然科学中的基本定律之⼀。

电荷既不能创造，也不会被消灭，它只能从⼀个物体转移到另⼀个物体(如摩擦起电)，或从物体的⼀部分转移到另⼀部分(如静电感应)。

在任何物理过程中，电荷的代数和是恒定不变的。

9.2 电场电场强度⼀、电场电场强度静电场：存在于电荷周围的，可以对其它电荷施加作⽤⼒的物质，称之为电场，⽽由相对于观察者静⽌的电荷激发的电场则称为 “静电场”场的物质性体现在：给电荷施加⼒(动量)，移动电荷做功(能量) 场与实物的共同性：1客观存在；2遵循守恒定律；3不能创⽣场是客观存在的特殊物质，与普通实物⼀样具有能量、质量、动量等，不同的是，场可以与实物共占空间，具有“可侵⼊性”⼆.电场强度— 描述电场各点对电荷作⽤强弱的物理量定义：电场中某点，单位正电荷所受到的电场⼒为该点电场的电场强度，简称场强. 单位：⽅向：某点电场强度E 与该点正电荷受⼒⽅向相同9.3 电通量真空中静电场⾼斯定理1. 电场线电场线（E ）线：描述电场空间分布情况的⼀组曲线规定：电场强度的⽅向：曲线在某点的切线⽅向电场强度的⼤⼩：曲线的疏密程度（通过垂直于电场线单位0q F E =1m V -?⾯积的电场线数）。

2. 电通量定义：通过电场中任⼀⾯积的电场线数⽬称为通过该⾯的电通量匀强电场穿过垂直均匀电场的平⾯的电通量通过⼀均匀电场中任⼀平⾯的电通量⾼斯定理:在真空中，通过任意闭合曲⾯S 的电通量等于该曲⾯内所包围的⾃由电荷的代数和除以真空电容率点电荷置于任⼀闭合曲⾯内：由于电场线的连续性，穿过该曲⾯的电⼒线根数与包围同⼀电荷的球⾯相同，当所有电荷均位于曲⾯外时：与曲⾯相切的电⼒线对曲⾯的通量没有贡献，穿过曲⾯的所有电场线都将穿出曲⾯，⽽电场线穿⼊曲⾯为负，穿出为正真空中的⾼斯定理:在真空中，通过任意闭合曲⾯S的电通量等于该曲⾯内所包围的⾃由电荷的代数和除以真空电容率⾼斯定理表明静电场是有源场，电荷就是静电场的源。

高中物理第九章静电场及其应用知识点总结全面整理单选题1、关于库仑定律的理解，下面说法正确的是（）A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的C．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电答案：BAC．库仑定律适用于真空中静止点电荷间静电力的计算，故AC错误；B．两个点电荷之间的静电力，是作用力和反作用力关系，故无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的，故B正确；D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，纸屑带正电或不带电都可以，故D错误。

故选B。

2、如图所示，空心金属球壳上所带电荷量为＋Q，关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是（）A．EO≠0EM＝0B．EO＝0 EM≠0C．EO＝0 EM＝0D．EO≠0EM≠0答案：C由题意，可知空心金属球壳处于静电平衡状态，根据处于静电平衡状态中的导体，内部电场强度处处为零，可知E O＝0，E M＝0。

故选C。

3、电场中有一点P，下列说法正确的是（）A．若放在P点的电荷的电荷量变为原来的2倍，则P点电场强度变为原来的2倍B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零C．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向D．P点的场强越小，则同一电荷在P点所受的静电力越小答案：DAB．电场强度是电场本身决定的，与放不放试探电荷，所放试探电荷的电性、电量无关，故AB错误；C．正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，负电荷所受电场力的方向与场强方向相反，故C错误；D．由公式F=qE可知P点的场强越小，则同一电荷在P点受到的静电力越小，故D正确。

故选D。

4、如图所示，一均匀带电的金属球体，半径r=√5cm，球体所带电荷量为Q＝5×10－12C，静电力常量为k＝9.0×109N·m2/C2，则关于该金属球形成的场强说法正确的是（）A．由于该金属球的体积较大，不能看成是点电荷，所以无法计算其空间某点的场强B．距离球心O为3r的某点场强为100N/CC．距离球心O为0.3r的某点场强为0D．把正的试探点电荷放在金属球外空间某点，则其该点场强变大答案：CA．均匀带电球体可以看成电荷量集中在球心处的点电荷，根据点电荷电场强度的计算公式能计算空间某点的场强，A错误；B．根据A选项分析可知，距离球心3r的某点场强E=kQ(3r)2=9.0×109×5×10−12(3×√5×10−2)2N C⁄=10.0N C⁄B错误；C．由静电平衡可知，带电导体内部场强处处是0，因此距离球心O为0.3r的某点场强是0，C正确；D．把正的试探电荷放在金属球外空间某点，由于金属球带正电，相互排斥，则金属球所带电荷的等效位置不再位于球心，在球心的左侧，则该点距等效位置间距变大，则该点场强变小，D错误。

高中物理必修三第九章静电场及其应用基础知识点归纳总结单选题1、如图是教材中的二个实验装置，这二个实验蕴含的物理思想方法中共同的方法是（）A．极限的思想方法B．放大的思想方法C．控制变量的方法D．猜想的思想方法答案：B两个实验都是将微小量进行放大，即应用了放大的思想方法。

故选B。

2、我们赖以生存的地球，是一颗带负电的天体。

假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于距地球表面h高处，恰处于悬浮状态，假设科学家将同样的带电粉尘带到距地球表面5h高处无初速度释放，则此带电粉尘将（不考虑地球的自转影响）（）A．向星球中心方向下落B．被推向太空C．仍在那里悬浮D．无法确定答案：C根据平衡条件得GMm(R+ℎ)2=kQq(R+ℎ)2根据上式得GMm(R+5ℎ)2=kQq(R+5ℎ)2假设科学家将同样的带电粉尘带到距地球表面5h高处无初速度释放，此带电粉尘仍在那里悬浮。

故选C。

3、有两个完全相同的小球A、B，质量均为m，带等量异种电荷，其中A带电荷量为＋q，B带电荷量为－q.现用两长度均为L、不可伸长的细线悬挂在天花板的O点上，两球之间夹着一根绝缘轻质弹簧．在小球所挂的空间加上一个方向水平向右、大小为E的匀强电场．如图所示，系统处于静止状态时，弹簧位于水平方向，两根细线之间的夹角为θ＝60°，则弹簧的弹力为(静电力常量为k，重力加速度为g)( )A．kq2L2B．√33mg+kq2L2C．kq2L2+qE D．√33mg+kq2L2+qE答案：D对A球受力分析，由共点力平衡可得F−qE−kq⋅qL2−Tcos60°=0Tsin60°−mg=0联立解得F=√33mg+kq2L2+qE故选D。

4、有两个半径为r的金属球如图放置，两球表面间距离为3r。

今使两球带上等量的异种电荷Q，两球间库仑力的大小为F，那么（）A．F＝k Q2(5r)2B．F＞k Q2(5r)2C．F＜k Q2(5r)2D．无法判定答案：B异种电荷相互吸引，则电荷间的距离小于5r，由库仑定律可知F＞k Q2(5r)2故选B。

第九章导体与介质中的静电场Electrostatic field in conductor and dielectric §9-1,2静电场中的导体§9-3电容器的电容§9-6电介质中的高斯定理§9-8 静电场的能量§9-1,2静电场中的导体一、导体的静电平衡( electrostatic equilibrium )1.导体绝缘体半导体1)导体(conductor)导电能力极强的物体(存在大量可自由移动的电荷)2)绝缘体（电介质,dielectric）导电能力极弱或不能导电的物体3)半导体(semiconductor)导电能力介于上述两者之间的物体EE E E iii E e E q F 导体静电平衡条件：导体内任一点的电场强度都等于零Ei E E2. 导体的静电平衡条件导体的内部和表面都没有电荷作任何宏观定向运动的状态.导体的静电平衡状态：静电感应E* 推论(静电平衡状态)证：在导体上任取两点p , ql d E V V i qpq pqp V V 0i Epq导体静电平衡条件：2)导体表面任一点场强方向垂直于表面1）导体为等势体，导体表面为等势面否则其切向分量将引起导体表面自由电子的运动，与静电平衡相矛盾。

3.导体上电荷的分布1)当带电导体处于静电平衡状态时,导体内部处处没有净电荷存在, 电荷只能分布于导体的表面上.qdV iiV证明：在导体内任取体积元dV由高斯定理体积元d v 任取导体带电只能在表面！iiqS d E 01 ,0 i E dVn e En e E E S d e E S d E nS E 0S2).导体表面附近的场强方向与表面垂直，大小与该处电荷的面密度成正比.ne ES结论：孤立的带电导体，外表面各处的电荷面密度与该处曲率半径成反比,410R Q V RRrr R ,44,22rRr R rR q Q r R R rQq1）导体表面凸出而尖锐的地方（曲率较大）电荷面密度较大2）导体表面平坦的地方（曲率较小）电荷面密度较小3）导体表面凹进去的地方（曲率为负）电荷面密度更小rq V r 041rq R Q V V R r 004141l d E 导体内,0l d E 腔沿电场线l d E (违反环路定理)在静电平衡状态下,导体空腔内各点的场强等于零,空腔的内表面上处处没有电荷分布.ld E l d E l d E导体内腔沿电场线二、空腔导体(带电荷Q )1 腔内无电荷，导体的电荷只能分布在外表面。

高中物理必修三第九章静电场及其应用知识点总结归纳单选题1、用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。

如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O 是电荷连线的中点，E 、F 是连线中垂线上相对O 对称的两点，B 、C 和A 、D 也相对O 对称。

则（ ）A ．A 、D 两点场强大小相等，方向相反，电势不相等B ．E 、O 、F 三点比较，O 点场强最弱，但电势相同C ．B 、C 两点场强大小和方向都相同D ．B 、O 、C 三点比较，O 点场强最强 答案：CA ．根据对称性可知，A 、D 两点的电场线疏密程度相同，则A 、D 两点的电场强度大小相等，由甲图可看出A 、D 两点的场强的方向相同，故A 错误；B ．由甲图可以看出E 、O 、F 三点中，O 点处的电场线最密，所以O 点处的场强最强，故B 错误；C ．根据对称性可知，B 、C 两处的电场线疏密程度相同，则B 、C 两处的电场强度相等，由甲图可看出B 、C 两处的电场的方向相同，故C 正确；D ．由甲图可以看出B 、O 、C 三点中，O 点处的电场线最疏，O 点场强最弱，故D 错误。

故选C 。

2、两个半径均为R 的金属球所带电荷量分别为Q 1和Q 2，当两球球心距离为3R 时，相互作用的库仑力大小为（ ） A ．F=kQ 1Q 2（3R ）2B ．F>kQ 1Q 2（3R ）2C ．F<kQ 1Q 2（3R ）2D ．无法确定答案：D因为两球球心距离与球的半径相差不多，所以不能将两球看作点电荷，必须考虑电荷在球上的实际分布情况。

当Q 1、Q 2带同种电荷时，相互排斥，电荷分布于最远的两侧，距离大于3R ；当Q 1、Q 2带异种电荷时，相互吸引，电荷分布于最近的两侧，距离小于3R ，如图甲、乙所示，所以库仑力可能小于k Q 1Q 2（3R ）2，也可能大于kQ 1Q 2（3R ）2，D 正确，ABC 错误。