静电场知识点归纳
- 格式:docx
- 大小:298.15 KB
- 文档页数:11
静电场第一讲 电场力的性质一、 电荷及电荷守恒定律1、 自然界中只存在两种电荷,一种是正电,例如用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;另一种带负电,用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电。
2、 电荷间存在着相互作用的引力或斥力(同性相吸,异性相斥)。
3、 电荷在它的周围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。
电荷的多少叫电量。
元电荷e=1.6×10-19C ,所有带电体的电荷量都等于e的整数倍。
点电荷4、 使物体带电叫做起电。
使物体带电的方法有三种:(1)摩擦起电;(2)接触带电;(3)感应起电。
5、 电荷既不能创造,也不能消灭,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,电荷的总量不变。
这叫做电荷守恒定律。
【重点理解】(1)摩擦起电;(2)接触带电;(3)感应起电当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电.当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应.接触起电指让不带电的物体接触带电的物体,则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷,如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触,验电器就带上了负电,且金属箔片会张开;带正电的物体接触不带电的物体,则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上,使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。
实质:电子的得失或转移二、库仑定律1、内容:在真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们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:221rQ Q k F =,F叫库仑力或静电力,也叫电场力,F可以是引力,也可以是斥力,K叫静电力常量,公式中各量均取国际单位制单位时,K=9.0×109 N ·m 2/C 23、适用条件:(1)真空中;(2)点电荷。
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。
大学物理静电场知识点总结1. 电荷的根本特征:〔1〕分类:正电荷〔同质子所带电荷〕,负电荷〔同电子所带电荷〕〔2〕量子化特性〔3〕是相对论性不变量〔4〕微观粒子所带电荷总是存在一种对称性2.电荷守恒定律:一个与外界没有电荷交换的孤立系统,无论发生什么变化,整个系统的电荷总量必定保持不变。
3.点电荷:点电荷是一个宏观*围的理想模型,在可忽略带电体自身的线度时才成立。
4.库仑定律:表示了两个电荷之间的静电相互作用,是电磁学的根本定律之一,是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律121212301214q q F r r πε= 5.电场强度:是描述电场状况的最根本的物理量之一,反映了电场的基0F E q =6.电场强度的计算:〔1〕单个点电荷产生的电场强度,可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得〔2〕带电体产生的电场强度,可以根据电场的叠加原理来求解〔3〕具有一定对称性的带电体所产生的电场强度,可以根据高斯定理来求解〔4〕根据电荷的分布求电势,然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度7.电场线:是一些虚构线,引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布〔1〕电场线是这样的线:a .曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致b .曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱,即越密越强,越疏越弱。
〔2〕电场线的性质:a .起于正电荷〔或无穷远〕,止于负电荷〔或无穷远〕。
b .不闭合,也不在没电荷的地方中断。
c .两条电场线在没有电荷的地方不会相交8. 电通量:φ=⋅⎰⎰e s E dS〔1〕电通量是一个抽象的概念,如果把它与电场线联系起来,可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。
〔2〕电通量是标量,有正负之分。
9.高斯定理:ε⋅=∑⎰⎰s S 01E dS i (里)q〔1〕定理中的E 是由空间所有的电荷〔包括高斯面内和面外的电荷〕共同产生。
〔2〕任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷,而与S 以外的电荷无关10.静电场属于保守力:静电场属于保守力的充分必要条件是,电荷在电场中移动,电场力所做的功只与该电荷的始末位置有关,而与其经历的路径无关。
电场基本定律库仑定律:F=(方向:同性相斥异性相吸来判断)☞求矢量,计算不带符号电荷守恒定律力能性质综合应用①带电粒子在电场中:⑴平衡⑵直线加速⑶偏转②电场中导体:静电感应静电平衡静电屏蔽,当时,E合=0 ,故到达静电平衡体内场定义式③电容器电容决定式电容器问题的动态分析I、电键S闭合,U保持不变,E↓= U/d(E只跟d有关),E不变II、电键S断开, Q保持不变与d无关,但跟正对面积有关。
电场力的性质定义式:E=F/q (适用任何电场,场强方向跟正电荷受力方向一致)☞求矢量,不带符号场强电场力F=Eq(适用于任何电场)☞求矢量,计算不带符号F=k(真空中点电荷)☞求矢量,计算不带符号真空中点电荷:E=☞求矢量,计算不带符号匀强电场:E=U/d(d为沿电场线方向的距离)☞求矢量,计算不带符号电场能的性质W=qU AB(适用任意电场)☆☆☆☆☆计算时需要代入正负号☜W AB=Flcosα(匀强电场)电场力做功W AB=ΔE P =–(E pB – E pA)= E pA–E PB 电场力做的功等于电势能的减少量←从能的角度看电势能①ΔE P=W电,与W的关系:电场力做正功,电势能减小,做负功,电势能增加③,计算起来特别的方便☆☆☆☆☆计算时需要代入正负号☜②电荷在某点的电势能:等于静电力把它从该点移到零势能参考面面电场力所做的功若E PB=0 ,则,若,则(正电荷在高电势处电势能大,负电荷在低电势处电势能大)电势ϕqEPAA=ϕ电场中沿电场线的方向,电势逐渐降低☆☆☆☆☆计算时需要代入正负号☜BAABUϕϕ-=BABAUϕϕ+=,通过电势差求电势电势差U AB = Ed(匀强电场)BAABUϕϕ-=qWU ABAB=☆☆☆☆☆计算时需要代入正负号☜☞计算的时候确保U为正值,则不带符号计算1、电荷①点电荷:有带电量而无大小形状的点,是一种理想化模型②起电方式:①摩擦起电②感应起电③接触起电③元电荷:e=1.60×10-19C,元电荷不是电荷而是电荷量④比荷:物体所带电量与物体质量的比值q / m⑤库仑定律:(适用于真空点电荷,注意距离r的含义;Q1 、Q2——两个点电荷带电量的绝对值)4. 电场及电场强度(矢量)规定:正试探电荷在电场中某点的受力方向为该点的电场方向,负试探电荷在电场中某点的受力方向与该点电场方向相反①定义式:E=F/q ,其单位是N/C ②点电荷的场强③电场的基本性质:对放入其中的带电体有力的作用E=F/q 定义式普适计算式适用于真空中点电荷电场E=U/d 计算式适用于匀强电场6. 电场线的特点:①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。
第一章静电场1.1电荷·摩擦起电的原理:电子从一个物体上转移到了另一个物体上·自由电子的含义·离子的含义·金属导电的原理:正离子在自己的平衡位置上振动,自由电子在金属中穿梭(绝缘体不含自由电子)·静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷中的相互吸引和排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一侧带同号电荷******1.2**1.32.1*点电荷是一种理想化的物理模型;*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.***验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔,用金属丝挂在一根导体棒的下端,棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出.如果把金属箔换成指针,并用金属做外壳,这样的验电器又叫静电计.注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的.不管是静电计的指针还是验电器的箔片,它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥的结果..3.1电场·概念: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.**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.·电荷之间通过电场相互作用的规律:A 产生的场对 B 作用;B 产生的场对A 作用3.2电场强度·物理意义:表示电场的强弱和方向.·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.·定义式:E=F单位:N/C=V/mq***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3.3点电荷的电场电场强度的叠加·点电荷的电场 E =kQ(注意方向和正负电荷的不同情况)r 2·电场叠加:电场强度的叠加遵从平行四边形定则.·均匀带电球壳(体)外部的电场:E =kQ(r 是球心到该点的距离)r 23.4电场线·定义:为了直观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.·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.***几种典型电场的电场线3.5匀强电场·定义:电场中各个点电场强度的大小相等,方向相同·电场线的特点:电场线平行,电场线密度均匀(间隔相等的平行线)·举例:带等量异号电荷的一对平行金属板,两板间距很近,除边缘部分外,均为匀强电场4.1电场力做功的特点·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,电场力做功与重力做功相似.·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.4.2**4.3***4.4③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.****电势是描述电场本身的能的性质的物理量,由电场本身决定,而电势能反映电荷在电场中某点所具有的电势能,由电荷与电场共同决定.5.1 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 .单位:伏(V). q·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 .·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6.1 ·Ed ,7.1 7.2 7.3 7.4 8.1 充电:使电容器带电的过程,充8.2 8.3 平行板电容器的电容·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.·决定式:C = εr S ,k 为静电力常量.4πkd Q ****C = 适用于任何电容器,但 C = εr S 仅适用于平行板电容器.U 4πkd8.4常用电容器9.1带电粒子的加速·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量.(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=1m v2-1m v 0 2或F=qE=qU=ma.2 2 d(2)在非匀强电场中:W=qU=1m v2-1m v0 2.9.22.考(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.9.3示波管的原理。
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。
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。
静电场知识点归纳一、电荷及电荷守恒定律1、电荷自然界中只存在两种电荷:正电荷和负电荷。
用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2、元电荷电荷量 e = 160×10⁻¹⁹ C 称为元电荷。
所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
3、电荷守恒定律电荷既不会创生,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。
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\(F = k\frac{q₁q₂}{r²}\),其中\(k = 90×10⁹N·m²/C²\),称为静电力常量。
3、适用条件(1)真空中;(2)点电荷。
三、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。
用\(E\)表示,即\(E =\frac{F}{q}\)。
2、单位牛/库(N/C)3、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。
4、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。
四、电场线1、定义为了形象地描述电场而引入的假想的曲线。
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)电场线在电场中不相交;(3)电场线的疏密表示电场的强弱,电场线越密的地方电场强度越大。
3、常见的电场线分布(1)正点电荷的电场线呈发散状;(2)负点电荷的电场线呈聚拢状;(3)等量同种电荷的电场线分布;(4)等量异种电荷的电场线分布。
五、匀强电场1、定义电场强度的大小和方向处处相同的电场。
2、特点(1)电场线是间隔相等的平行直线;(2)场强处处相等。
第一章静电场知识点概括一电场力的性质1. 库伦定律: (1)公式:(2)适用条件:真空中的电荷2. 电场强度用比值定义法定义电场强度E,与试探电荷无关;适用于一切电场适用于点电荷适用于匀强电场3. 电场线(1)意义:形象直观地描述电场的一种工具(2)定义:如果在电场中画出一些直线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向致,这样的曲线叫做电场线。
注意!1)电场线不是真实存在的曲线2)静电场的电场线从正电荷出发,终止于负电荷。
(或从正电荷出发终止于无穷远,或者来自无穷远终止于负电荷)3)电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向相同。
4)电场线的疏密程度表示场强的大小,场强为零的区域,不存在电场线5)任何两条电场线都不会相交6)任何一条电场线都不会闭合7)沿着电场线的方向电势是降低的典例 1 如图,N和P 是以M,N为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠ MOD=6°0 ,电荷量相等但符号相反的两个点电荷分别置于M,N 两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P 点,则O点的场强大小变为E2;E1 与E2之比为()A . 1:2 B. 2:1 C.2: 3 D.4: 3方法总结:求该类问题时首先根据点电荷场强公式得出每一个点电荷产生的场强的大小和方向,再依据平行四边形定则进行合成。
答案: B 二 电场的能的性质1. 电势能 E P 电势Φ 电势差 U电场力做功与路径无关,故引入电势能, W AB =E PA - E PB2) 电场力做功和电势差的关系: 沿着电场线方向电势降低,或电势降低最快的方向就是电场强度的方向2. 电场力做功定 义 : 电荷 q 在电场中由一点 A 移动到另一点 B 时,电场力 所 做 的 功W AB 简称电功。
公式: 注意!1) 电场力做功与路径无关,由 q,U AB 决定。
2) 电功是标量,电场力可是做正功,可做负功,两点间的电势差也可正可负。
静电场知识点一、静电的形成静电是指物体表面带有正、负电荷,通过电荷的相互作用产生的现象。
静电的形成主要有以下几个方面的原因。
1. 摩擦电荷:当两种不同材料相互摩擦时,由于电子在不同材料中的转移,会导致物体带电。
例如,我们在穿着塑料鞋时走在地毯上,会感到身体发出静电。
2. 接触电荷:当带电物体与不带电物体接触时,电荷会从带电物体转移到不带电物体上,使得两者都带电。
这也是我们经常使用的静电复印、喷墨打印机等原理。
3. 电离电荷:有些物质在受到外界引力或摩擦力的作用下会发生分解,释放出带电粒子,使周围的空气中形成电场。
例如,雷电就是因为大气中的水分经过快速蒸发产生静电。
二、电场的特性电场是描述电荷相互作用的物理量,具有以下几个特性。
1. 电场线:电场线是用来表示电场强度和方向的一种图示方法。
电场线从正电荷向负电荷方向延伸,且始终垂直于导体表面。
密集的电场线表示电场强度大,稀疏的电场线表示电场强度小。
2. 电场强度:电场强度是指单位正电荷在电场中受到的力的大小,可以用矢量表示。
单位为牛顿/库仑。
电场强度与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
3. 均匀电场:如果电场中各点的电场强度大小和方向都相同,则称该电场为均匀电场。
均匀电场中的电场线是平行的,并且密度均匀。
三、电荷的分布与电场电荷的分布对电场的形态产生重要影响,以下是一些常见的电荷分布形式。
1. 点电荷:电荷在空间中的分布很集中,可以看作是集中在一个点上。
点电荷产生的电场线以电荷为中心,呈放射状。
2. 线电荷:电荷在空间中分布成一维线状,如细线、导线等。
线电荷所产生的电场强度与距离成反比,电场线呈径向分布。
3. 面电荷:电荷在空间中分布成二维平面,如金属板、导体平面等。
面电荷所产生的电场线是平行等间距的,且与面电荷垂直。
四、静电场的应用静电场在日常生活和工业领域有着广泛的应用。
1. 静电除尘:利用静电原理可以去除空气中的尘埃和污染物质,常用于粉尘处理和空气净化工程。
一. 教学内容:期中综合复习及模拟试题静电场的复习、恒定电流部分内容(电源电流、电动势、欧姆定律、串并联电路)二 . 重点、难点解析:静电场的概念理解及综合分析恒定电流的电流,欧姆定律和串并联电路三. 知识内容:静电场知识要点1、电荷(电荷含义、点电荷:有带电量而无大小形状的点,是一种理想化模型、元电荷)、电荷守恒定律( 1)起电方式:①摩擦起电②感应起电③接触起电【重点理解区分】当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电.当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷 ,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应.接触起电指让不带电的物体接触带电的物体,则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷,如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触,验电器就带上了负电,且金属箔片会张开;带正电的物体接触不带电的物体,则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上,使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。
实质:电子的得失或转移-192.元电荷: e=1.60× 10 C比荷:物体所带电量与物体质量的比值q / m3. 库仑定律:(适用于真空点电荷,注意距离r 的含义; Q1 、Q2——两个点电荷带电量的绝对值)【典型例题】例 1.两个完全相同的金属小球带有正、负电荷,相距一定的距离,先把它们相碰后置于原处,则它们之间的库仑力和原来相比将[D]A .变大B .变小C.不变 D .以上情况均有可能[ 例 2] 两个直径为r 的金属带电球,当它们相距100r 时的作用力为 F。
当它们相距为 r 时的作用力 DA 、F/100B 、 104F C、100F D 、以上答案均不对[ 例 3]如图所示, A 、B 两个点电荷,质量分别为m1、m2,带电量分别为q1、q2。
静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2,且 A 、B 恰好处于同一水平面上,则CA 、若 q1=q2,则θ 1 =θ2B .若 q1< q2,则θ 1 >θ 2C、若 m1=m2,则θ1 =θ 2D.若 m1<m2,则θ 1 < θ2【解析】 tanθ =F/mg ; mg.tanθ=F若两悬线长度相同,θ1 =300,θ 2 =600,则 m1:m2=? m1:m2=Tanθ1/tanθ 24.电场及电场强度(矢量)定义式: E=F/q ,其单位是 N/C5.点电荷的场强:【总结】大小:E=F/q定义式普适E= kQ/r2计算式适用于真空中点电荷电场E=U/d计算式适用于匀强电场6.电场线的特点:①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。
② 电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)。
③ 静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,它不封闭,也不在无电荷处中断。
④ 任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)⑤不存在⑥不表示试探电荷的运动轨迹【注意】电场是真实存在的物质,电场线是假想的,不存在的;电场的基本性质:对放入其中的带电体有力的作用7. 静电力做功的特点:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。
8.电场力做功与电势能变化的关系:电荷从电场中的A 点移到 B 点的过程中,静电力所做的功与电荷在两点的电势能变化的关系式9.电势能:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。
通常把大地或无穷远处的电势能规定为零。
正电荷沿着电场线的方向,电势能越来越低;负电荷沿着电场线的方向,电势能越来越高10. 电势电势是标量,只有大小,没有方向。
( 负电势表示该处的电势比零电势处电势低。
)特点:沿着电场线的方向,电势越来越低(1V=1J/C )11. 电势差。
电势差有正负【例题】如图所示是一条电场线上的三点,电场线的方向由 a 到 c, a、b 间的距离等于b、 c 间的距离,用 A 、 B 、 c 和Ea、Eb、 Ec 分别表示a、b、 c 三点的电势和电场强度,可以断定:A12.等势面:电场中电势相等的各点构成的面叫等势面。
等势面的特点:① 在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功。
② 电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③ 等势面越密,电场强度越大④ 等势面不相交,不相切常见等势面:1、点电荷电场中的等势面等量异种点电荷电场中的等势面等量同种点电荷电场中的等势面:4、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面5、匀强电场中的等势面:垂直于电场线的一簇平面【例题】如图所示,虚线a、 b 和 c 是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为 A 、B、c ,一带正电粒子射入电场中,其运动轨迹如实线 KLMN所示。
由图可知: ACA 、粒子从 K 到 L 的过程中,电场力做负功B 、粒子从L 到 M 的过程中,电场力做负功C、粒子从K 到 L 的过程中,电势能增加D 、粒子从 L 到 M 的过程中,动能减少【解析】正电荷从K 到 L ,电场力方向是指向右下方,所以速度与力方向的夹角是钝角,做负功【例题】如图所示,三个等差等势面上有a、b、c、d 四点,若将一个正电荷由 c 经 a 移动到 d 电场力做正功W1,若由 c 经 b 移动到 d 电场力做正功W2 ,则: D【注意:静电屏蔽】导体处在外加电场中时,内部场强处处为零,这种现象叫做静电屏蔽。
这是外加电场与导体自身感应电场叠加后为零的结果。
【例题】如图所示,求导体中的感应电荷在其内部o 点处产生的场强。
13.匀强电场中电势差与电场强度的关系:14. 电容:定义公式(概念:电容器的电容等于一个极板带电量除以两极板间的电势差)注意C跟Q、U无关,。
注意: U=6V-(-6V) =12V平行板电容器的常见变化①开关接通在电源上,改变d、 S、ε,特点:两板间电压U 不变②开关从电源上断开,改变d、 S、ε,特点:两板间带电量Q 不变15.带电粒子的加速(1)运动状态分析:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与运动方向在同一直线上,做匀加(减)速直线运动。
(2)用功能观点分析:粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功(电场可以是匀强电场或非匀强电场)。
若粒子的初速度为零,则:;若粒子的初速度不为零则:动能定理:合外力做的功=动能的变化量16.带电粒子的偏转(1)运动状态分析:带电粒子以速度 v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时,受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动。
(2)粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动,运动的合成和分解的知识的分析处理,沿初速度方向为匀速直线运动,运动时间沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动,加速度离开电场时的偏移量离开电场时的偏转角恒定电流部分知识要点:① 电源:电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
② 导线中的电场:当导线内的电场达到动态平衡状态时,导线内的电场线保持与导线平行。
③ 电流定义式:④电动势定义:在电源内部非静电力所做的功 W 与移送的电荷量 q 的比值,叫电源的电动势,用 E 表示。
定义式为: E = W/q 注意:<1> 电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本身)决定,跟电源的体积、外电路无关。
<2> 电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压。
<3> 电动势在数值上等于非静电力把1C 电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
⑤部分电路欧姆定律定义式R =U/I⑥导体的伏安特性曲线:常用纵坐标表示电流I 、横坐标表示电压U ,而画出的I— U 图象。
⑦ 电路的连接,串联电路与并联电路的特点⑧ 电表改装和扩程:主要根据“当流过电流计的电流达到满偏电流时改装或扩程后的电表也达到了它的量程值”这一点进行计算。
【典型例题】静电场部分[ 例 1] 图中边长为 a 的正三角形ABC 的三个顶点分别固定三个点电荷+q、 +q、- q,求该三角形中心O 点处的场强大小和方向。
解析:每个点电荷在O 点处的场强大小都是由图可得O 点处的合场强为,方向由 O 指向 C。
[ 例 2] 如图所示,将一个电荷量为-10-9J。
已知 A q = +3× 10 C 的点电荷从电场中的 A 点移到 B 点的过程中,克服电场力做功 6× 10点的电势为 A =-4V,求B点的电势和电荷在 B 点的电势能。
解析:先由 W=qU ,得 AB 间的电压为20V ,再由已知分析:向右移动正电荷做负功,说明电场力向左,因此电场线方向向左,得出 B 点电势高。
因此B=16V。
电荷在 B 点的电势能J[ 例 3] 如图所示,虚线a、b、c 是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P、Q 是轨迹上的两点。
下列说法中正确的是()A. 三个等势面中,等势面 a 的电势最高B. 带电质点一定是从P 点向 Q 点运动C. 带电质点通过P 点时的加速度比通过Q 点时小D. 带电质点通过P 点时的动能比通过Q 点时小解析:先画出电场线,再根据速度、合力和轨迹的关系,可以判定:质点在各点受的电场力方向是斜向右下方。
由于是正电荷,所以电场线方向向右下方。
答案仅有D[ 例 4] 如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。
K 闭合时,该微粒恰好能保持静止。
在①保持K闭合;②充电后将K 断开;两种情况下,各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板?A. 上移上极板MB. 上移下极板NC. 左移上极板MD. 把下极板 N 接地解析:电容器和电源连接,改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料,都会改变其电容,从而可能引起电容器两板间电场的变化。
这里一定要分清两种常见的变化:(1)电键 K 保持闭合,则电容器两端的电压恒定(等于电源电动势),这种情况下带电量而(2)充电后断开K ,保持电容器带电量Q 恒定,这种情况下所以,由上面的分析可知①选B,②选 C。
[ 例 5] 计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。
电容的计算公式是,其中常量ε =9.0 ×10-12F m-1,S 表示两金属片的正对面积, d 表示两金属片间的距离。
当某一键被按下时, d 发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号。
已知两金属片的正对面积为50mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60mm。