高中物理奥林匹克竞赛解题方法 电场公式

高中物理电场公式总结电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：（e=1.60×10-19C）带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2（在真空中）{F:点电荷间的作用力（N），k:静电力常量k=9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量（C），r:两点电荷间的距离（m），方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝3.电场强度：E=F/q（定义式、计算式）{E:电场强度（N/C），是矢量（电场的叠加原理），q：检验电荷的电量（C）｝4.真空点（源）电荷形成的电场E=kQ/r2 {r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量｝5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压（V），d:AB 两点在场强方向的距离（m）｝6.电场力：F=qE {F:电场力（N），q:受到电场力的电荷的电量（C），E:电场强度（N/C）｝7.电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8.电场力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功（J），q:带电量（C），UAB:电场中A、B两点间的电势差（V）（电场力做功与路径无关），E:匀强电场强度，d:两点沿场强方向的距离（m）｝9.电势能：EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能（J），q:电量（C），φA:A点的电势（V）｝10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB （电势能的增量等于电场力做功的负值）12.电容C=Q/U（定义式，计算式） {C:电容（F），Q:电量（C），U:电压（两极板电势差）（V）｝13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）常见电容器14.带电粒子在电场中的加速（Vo=0）：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=（2qU/m）1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转（不考虑重力作用的情况下）类平垂直电场方向：匀速直线运动L=Vot（在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d）抛运动平行电场方向：初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2，a=F/m=qE/m注：（1）两个完全相同的带电金属小球接触时，电量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分，原带同种电荷的总量平分（2）电场线从正电荷出发终止于负电荷，电场线不相交，切线方向为场强方向，电场线密处场强大，顺着电场线电势越来越低，电场线与等势线垂直3）常见电场的电场线分布要求熟记（4）电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定，而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关（5）处于静电平衡导体是个等势体，表面是个等势面，导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零，导体内部没有净电荷，净电荷只分布于导体外表面（6）电容单位换算：1F=106μF=1012PF;（7）电子伏（eV）是能量的单位，1eV=1.60×10-19J;（8）其它相关内容：静电屏蔽/示波管、示波器及其应用等势面。

高中物理电场公式大全是学习物理电场的必备工具，它
汇集了电场中最常用的公式，可以帮助学生更好地理解和掌握电场的知识。

首先，电场的定义是：电场是由电荷产生的一种力场，
它可以影响其他电荷的运动。

电场的强度可以用电场强度公式来表示：E=F/q，其中E表示电场强度，F表示电荷受到的力，q表示电荷的量。

其次，电场的电位可以用电位公式来表示：V=E·d，其
中V表示电位，E表示电场强度，d表示电荷移动的距离。

此外，电场的电势能可以用电势能公式来表示：U=q·V，其中U表示电势能，q表示电荷的量，V表示电位。

最后，电场的电容可以用电容公式来表示：C=Q/V，其中
C表示电容，Q表示电荷的量，V表示电压。

总之，高中物理电场公式大全汇集了电场中最常用的公式，可以帮助学生更好地理解和掌握电场的知识。

【导语】学⽣在学习⾼中物理选修3-1电场内容时，要理解和领会⾼中物理电场公式的意义，充分理解索要掌握的知识点。

下⾯是⽆忧考给⼤家带来的物理选修3-1电场公式总结，希望对你有帮助。

物理选修3-1电场公式 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中) {F:点电荷间的作⽤⼒(N)，k:静电⼒常量k=9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，⽅向在它们的连线上，作⽤⼒与反作⽤⼒，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝ 3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式) {E:电场强度(N/C)，是⽮量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的电量(C)｝ 4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r：源电荷到该位置的距离(m)，Q：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强E=UAB/d{UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强⽅向的距离(m)｝ 6.电场⼒：F=qE{F:电场⼒(N)，q:受到电场⼒的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝ 7.电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8.电场⼒做功：WAB=qUAB=Eqd {WAB:带电体由A到B时电场⼒所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场⼒做功与路径⽆关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强⽅向的距离(m)｝ 9.电势能：EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝ 10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝ 11.电场⼒做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场⼒做功的负值) 12.电容C=Q/U(定义式,计算式){C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝ 13.平⾏板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对⾯积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数) 常见电容器 14.带电粒⼦在电场中的加速(Vo=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/2 15.带电粒⼦沿垂直电场⽅向以速度Vo进⼊匀强电场时的偏转(不考虑重⼒作⽤的情况下) 类平抛垂直电场⽅向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平⾏极板中：E=U/d) 运动平⾏电场⽅向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2，a=F/m=qE/m 注:(1)两个完全相同的带电⾦属⼩球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分; (2)电场线从正电荷出发终⽌于负电荷,电场线不相交,切线⽅向为场强⽅向,电场线密处场强⼤,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直; (3)常见电场的电场线分布要求熟记; (4)电场强度(⽮量)与电势(标量)均由电场本⾝决定,⽽电场⼒与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关; (5)处于静电平衡导体是个等势体,表⾯是个等势⾯,导体外表⾯附近的电场线垂直于导体表⾯，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表⾯; (6)电容单位换算：1F=106µF=1012pF; (7)电⼦伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J; (8)其它相关内容：静电屏蔽/⽰波管、⽰波器及其应⽤/等势⾯。

高中物理静电场和电场问题解题方法静电场和电场问题是高中物理中的重要内容，也是学生们常常感到困惑的部分。

在解题过程中，正确的方法和技巧是非常关键的。

本文将介绍一些解决静电场和电场问题的方法，并通过具体的题目进行说明，帮助高中学生和他们的父母更好地理解和应用这些知识。

一、电场强度的计算方法电场强度是描述电场强弱的物理量，它的计算方法是通过库仑定律得到的。

库仑定律表明，两个点电荷之间的电场强度与它们之间的距离和电荷量的乘积成正比。

因此，我们可以通过以下公式计算电场强度：E = k * Q / r²其中，E表示电场强度，k是库仑常数，Q是电荷量，r是距离。

例如，有一个电荷量为2μC的点电荷，距离它0.5m处的电场强度是多少？根据公式，我们可以计算得到：E = (9 * 10^9 N·m²/C²) * (2 * 10^-6 C) / (0.5m)² = 72 N/C所以，距离该点电荷0.5m处的电场强度为72 N/C。

二、电场线的绘制方法电场线是描述电场分布的图形，它可以帮助我们更直观地理解电场的性质。

在绘制电场线时，我们需要遵循以下规则：1. 电场线的方向是电场强度的方向，即从正电荷指向负电荷。

2. 电场线的密度表示电场强度的大小，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。

3. 电场线不能相交，因为在交叉点上存在两个不同的电场强度方向，这是不符合物理规律的。

例如，有两个相同大小的正电荷，它们之间的距离为1m，如何绘制它们的电场线？首先，我们可以根据库仑定律计算出两个电荷产生的电场强度大小，然后根据规则绘制电场线。

假设电荷量为Q，距离为r，电场强度为E，我们可以得到：E = k * Q / r²由于两个电荷相同，所以它们产生的电场强度大小相等。

假设它们的电荷量为2μC，距离为1m，我们可以计算得到：E = (9 * 10^9 N·m²/C²) * (2 * 10^-6 C) / (1m)² = 18 N/C接下来，我们可以根据这个电场强度大小绘制电场线。

高中奥林匹克物理竞赛解题方法 电场公式（1）无限大均匀带电平面两侧的场强为02εσ=E ，这个公式对于靠近有限大小带电面的地方也适用，这就是说，根据这个结果，导体表面元S ∆上的电荷在紧靠它的地方产生的场强也应是2εσ，但是，我们知道，在静电平衡状态下，导体表面之处附近空间的场强E 与该处导体表面面电荷密度σ的关系为0εσ=E ，前者比后者小半，这是为什么 该题涉及下列知识点：无限大带电板产生的场强公式，导体静电平衡条件，场强叠加原 理等。

（2）若一带电导体表面上某点附近电荷面密度为e σ这时该点外侧附近场强为0εσ=E ， 如果将另一带电体移近，该点场强是否改变公式0εσ=E 是否仍成立 该题涉及下列知识点：静电平衡时导体表面外附近的场强分布，静电感应，场强叠加原理，导体表面电荷分布等。

（3）把一个带电体移近一个导体壳，带电体单独在导体空腔内产生的电场是否等于零静电屏蔽效应是怎样体现的该题涉及下列知识点：场强叠加原理，导体静电平衡条件，静电屏蔽等。

（4）将一个带正电的导体A 移近一个不带电的绝缘导体B 时，导体B 的电位升高还是降低为什么该题涉及下列知识点：静电感应，静电平衡时导体的电位分布，电位零点的选择等。

（5）将一个带正电的导体移近一个接地的导体B 时，导体B 是否维持零电位其上是否带电该题涉及下列知识点：静电感应，导体静电平衡时的电位分布，电位零点的选择等。

（6）一个封闭的金属壳内有一个电量为q 的金属物体，试证明：要想使这金属物体的电位与金属壳的电位相等，唯一的办法是使q =0这个结论与金属壳是否带电有没有关系该题涉及下列知识点：静电感应，静电平衡时导体的电势分布，静电屏蔽，静电平衡条件等。

（7）两导体上分别带有电量-Q 和2Q ，都放在同一个封闭的金属壳内。

证明：电荷为2Q 的导体的电位等于金属壳的电位。

该题涉及的知识点为：导体静电平衡条件，静电平衡时导体的电位分布，高斯定理，电力线性质等。

第一讲电场 §1、1库仑定律和电场强度1．1．1、电荷守恒定律大量实验证明：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们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，正负电荷的代数和任何物理过程中始终保持不变。

我们熟知的摩擦起电就是电荷在不同物体间的转移，静电感应现象是电荷在同一物体上、不同部位间的转移。

此外，液体和气体的电离以及电中和等实验现象都遵循电荷守恒定律。

1．1．2、库仑定律 真空中，两个静止的点电荷1q 和2q 之间的相互作用力的大小和两点电荷电量的乘积成正比，和它们之间距离r 的平方成正比；作用力的方向沿它们的连线，同号相斥，异号相吸221r q q kF =式中k 是比例常数，依赖于各量所用的单位，在国际单位制〔SI 〕中的数值为：229/109C m N k ⋅⨯=〔常将k 写成041πε=k 的形式，0ε是真空介电常数，22120/1085.8m N C ⋅⨯=-ε〕库仑定律成立的条件，归纳起来有三条：〔1〕电荷是点电荷；〔2〕两点电荷是静止或相对静止的；〔3〕只适用真空。

条件〔1〕很容易理解，但我们可以把任何连续分布的电荷看成无限多个电荷元〔可视作点电荷〕的集合，再利用叠加原理，求得非点电荷情况下，库仑力的大小。

由于库仑定律给出的是一种静电场分布，因此在应用库仑定律时，可以把条件〔2〕放宽到静止源电荷对运动电荷的作用，但不能推广到运动源电荷对静止电荷的作用，因为有推迟效应。

关于条件〔3〕，其实库仑定律不仅适用于真空，也适用于导体和介质。

当空间有了导体或介质时，无非是出现一些新电荷——感应电荷和极化电荷，此时必须考虑它们对源电场的影响，但它们也遵循库仑定律。

1．1．3、电场强度电场强度是从力的角度描述电场的物理量，其定义式为q F E =式中q 是引入电场中的检验电荷的电量，F 是q 受到的电场力。

借助于库仑定律，可以计算出在真空中点电荷所产生的电场中各点的电场强度为22r Qk q r Qq k q F E ===式中r 为该点到场源电荷的距离，Q 为场源电荷的电量。

题7.1：1964年，盖尔曼等人提出基本粒子是由更基本的夸克构成，中子就是由一个带e 32的上夸克和两个带e 31-下夸克构成，若将夸克作为经典粒子处理（夸克线度约为10-20 m ），中子内的两个下夸克之间相距2.60⨯10-15 m 。

求它们之间的斥力。

题7.1解：由于夸克可视为经典点电荷，由库仑定律r r 220r 2210N 78.394141e e e F ===r e r q q πεπεF 与r e 方向相同表明它们之间为斥力。

题7.2：质量为m ，电荷为-e 的电子以圆轨道绕氢核旋转，其动能为E k 。

证明电子的旋转频率满足42k20232me E εν=其中是0ε真空电容率，电子的运动可视为遵守经典力学规律。

题7.2分析：根据题意将电子作为经典粒子处理。

电子、氢核的大小约为10-15 m ，轨道半径约为10-10 m ，故电子、氢核都可视作点电荷。

点电荷间的库仑引力是维持电子沿圆轨道运动的向心力，故有220241r e r v m πε= 由此出发命题可证。

证：由上述分析可得电子的动能为re mv E 202k 8121πε==电子旋转角速度为30224mr e πεω=由上述两式消去r ，得43k 20222324meE επων== 题7.3：在氯化铯晶体中，一价氯离于Cl -与其最邻近的八个一价格离子Cs +构成如图所示的立方晶格结构。

（1）求氯离子所受的库仑力；（2）假设图中箭头所指处缺少一个铯离子（称作品格缺陷），求此时氯离子所受的库仑力。

题7.3分析：铯离子和氯离子均可视作点电荷，可直接将晶格顶角铯离子与氯离子之间的库仑力进行矢量叠加。

为方便计算可以利用晶格的对称性求氯离子所受的合力。

解：（l ）由对称性，每条对角线上的一对铯离子与氯离子间的作用合力为零，故01=F （2）除了有缺陷的那条对角线外，其它铯离子与氯离子的作用合力为零，所以氯离子所受的合力2F 的值为N 1092.134920220212-⨯===ae rq q F πεπε2F 方向如图所示。

高中物理电场公式1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k=9.0×109Nm2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式){E：电场强度(N/C)，是矢量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的电量(C)｝真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2{r：源电荷到该位置的距离(m)，Q：源电荷的电量｝匀强电场的场强E=UAB/d{UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝电场力：F=qE{F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q电场力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝电势能：EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-QuAb(电势能的增量等于电场力做功的负值)电容C=Q/U(定义式,计算式){C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ε：介电常数)14.带电粒子在电场中的加速(V0=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度V0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平抛运动;垂直电场方向:匀速直线运动L=V0t，平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2，a=F/m=qE/m高中物理恒定电流公式1.电流强度：I=q/t{I:电流强度(A)，q:在时间t内通过导体横载面的电量(C)，t:时间(s)｝2.欧姆定律：I=U/R{I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝3.电阻、电阻定律：R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2)｝4.闭合电路欧姆定律：I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝;5.电功与电功率：W=UIt，P=UI{W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流(A)，t:时间(s)，P:电功率(W)｝;6.焦耳定律：Q=I2Rt{Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝;7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q，因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R;8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总=IE，P出=IU，η=P出/P总{I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U:路端电压(V)，η：电源效率｝9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)电阻关系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U3功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+10.欧姆表测电阻：(1)电路组成(2)测量原理两表笔短接后,调节R0使电表指针满偏，得Ig=E/(r+Rg+R0);接入被测电阻Rx后通过电表的电流为Ix=E/(r+Rg+R0+Rx)=E/(R中+Rx);由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小(3)使用:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)｝、拨off挡。