第七章静电场基础知识
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静电场知识点总结一、静电场的基本概念1、电荷电荷是物质的一种基本属性,分为正电荷和负电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
电荷的单位是库仑(C)。
2、电荷量电荷量是指物体所带电荷的多少,用 Q 表示。
电荷的最小单位是元电荷,其电荷量为 16×10⁻¹⁹ C。
3、静电感应当一个不带电的导体靠近带电体时,在导体两端会出现等量异种电荷的现象称为静电感应。
4、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
其表达式为:$F = k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中 k 为静电力常量,约为90×10⁹ N·m²/C²。
二、电场强度1、定义放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与它的电荷量 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、单位电场强度的单位是牛每库(N/C)。
3、方向电场强度是矢量,其方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向。
4、点电荷的电场强度点电荷 Q 在距离它 r 处产生的电场强度大小为$E = k\frac{Q}{r^2}$。
5、电场强度的叠加电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
三、电场线1、定义为了形象地描述电场而引入的假想曲线,曲线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向,曲线的疏密程度表示电场强度的大小。
2、特点(1)电场线从正电荷或无限远出发,终止于负电荷或无限远。
(2)电场线在电场中不相交。
(3)电场线不是实际存在的线,而是为了形象描述电场而假想的线。
四、电势能和电势1、电势能电荷在电场中具有的势能叫做电势能,用 Ep 表示。
电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能的零点。
2、电势电场中某点的电势等于该点电势能与电荷量的比值,用φ 表示,即$φ =\frac{E_p}{q}$。
静电场的基本特性一、静电场的定义与基本概念1.静电场:由静止电荷产生的电场,称为静电场。
2.电场:电场是一种特殊形态的物质,存在于电荷周围。
3.电场强度:描述电场强度的物理量,单位为牛顿/库仑(N/C)。
4.电势:描述电场势能状态的物理量,单位为伏特(V)。
5.电势差:两点间电势的差值,单位为伏特(V)。
二、静电场的基本性质1.库仑定律:静电场中,两个静止点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
2.电场线的特点:电场线从正电荷出发,终止于负电荷;电场线不相交;电场线的疏密表示电场强度的大小。
3.电势的分布:电势在空间中的分布反映了电场势能的状态;电势随着距离的增加而减小。
4.电场强度与电势的关系:电场强度的方向是电势降低最快的方向。
三、静电场的基本方程1.高斯定律:描述静电场中电荷与电场之间的关系,指出通过任何闭合曲面的电通量与该闭合曲面所包围的净电荷量成正比。
2.电场强度与电势的关系:E = -dV/dr,其中E为电场强度,V为电势,dr为距离变化量。
四、静电场中的常见问题1.静电力的计算:利用库仑定律计算两个点电荷之间的作用力。
2.电场强度的计算:利用高斯定律计算闭合曲面内的电场强度。
3.电势的计算:利用电场强度与电势的关系计算电势。
4.电势差与电场强度的关系:ΔV = E·Δl,其中ΔV为电势差,E为电场强度,Δl为路径长度。
五、静电场的实际应用1.静电除尘:利用静电场将带电粒子吸附在带电板上,实现除尘。
2.静电喷涂:利用静电场将涂料粒子带电,使其在喷涂过程中均匀分布,提高喷涂效果。
3.静电复印:利用静电场将墨粉吸附在鼓上,实现复印。
六、注意事项1.静电场是一种客观存在的物质,存在于电荷周围。
2.掌握静电场的基本概念、性质和方程,能够解决实际问题。
3.注意静电场与电流场的区别,理解它们在现实生活中的应用。
习题及方法:1.习题:两个点电荷分别为+5μC和-3μC,它们之间的距离为10cm,求它们之间的库仑力。
七静电场一、基本概念和规律1.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,与它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在两点电荷的连线上。
(2)公式:F=k Q1Q2r2,式中的k=9×109 N·m2/C2,叫静电力常量。
(3)适用条件:点电荷且在真空中。
2.电场、电场强度(1)电场:电场是电荷周围存在的一种物质,电场对放入其中的电荷有力的作用。
静止电荷产生的电场称为静电场。
(2)电场强度①定义:放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量的比值。
②公式:E=F q。
(3)矢量性:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。
(4)叠加性:如果有几个静止电荷在空间同时产生电场,那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。
3.点电荷电场强度的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中,有一点P与Q相距r,则P点的电场强度E=k Qr2。
(2)适用条件:真空中的点电荷形成的电场。
4.电场线的用法(1)利用电场线可以判断电场强度的大小电场线的疏密程度表示电场强度的大小。
同一电场中,电场线越密集处电场强度越大。
(2)利用电场线可以判定电场强度的方向电场线的切线方向表示电场强度的方向。
(3)利用电场线可以判定场源电荷的电性及电荷量多少电场线起始于带正电的电荷或无限远,终止于无限远或带负电的电荷。
场源电荷所带电荷量越多,发出或终止的电场线条数越多。
(4)利用电场线可以判定电势的高低沿电场线方向电势是逐渐降低的。
(5)利用电场线可以判定自由电荷在电场中受力情况、移动方向等先由电场线大致判定电场强度的大小与方向,再结合自由电荷的电性确定其所受电场力方向,再分析自由电荷移动方向、形成电流的方向等。
5.电场的叠加(1)电场叠加:多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和。
(2)运算法则:平行四边形定则。
1.1电荷及其守恒定律自然界中的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,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷. 电荷及其相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引. 电荷的多少叫做电荷量.符号:Q 或q 单位:库仑 符号:C 元电荷:电子所带的电荷量,用e 表示. 电荷量e 的值:e =1.60×10-19C 注意:所有带电体的电荷量或者等于e ,或者等于e 的整数倍。
比荷(荷质比):电子的电荷量e 和电子的质量m e 的比值,为111076.1⨯=em eC/㎏ 物体带电原子的核式结构及摩擦起电的微观解释摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.实质:电子的转移 接触带电;感应带电实质:电子的转移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,电荷总量保持不变1.2库仑定律库仑定律大小(公式):221rq q kF = 静电力常量k = 9.0×109N ·m 2/C 2 方向:同种电荷互相排斥;异种电荷互相吸引。
适用条件:真空中,点电荷——理想化模型1.3电场强度 1、电场:(1)电荷之间的相互作用是通过电场发生的,电荷的周围都存在电场. 特殊性:不同于生活中常见的物质,看不见,摸不着,无法称量,可以叠加. 物质性:是客观存在的,具有物质的基本属性——质量和能量.(2)基本性质: 对放入(其)电场中的带电体都将产生电场力的作用。
2、电场强度(E):(1)关于试探电荷和场源电荷 (2)电场强度定义: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,简称场强.用E 表示。
①大小(公式):E=F/q (适用于所有电场)②方向:(规定)电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同.(负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反.)③单位:V/m或N/C3、(真空中)点电荷周围的电场、电场强度的叠加(1)点电荷周围的电场①大小:E=kQ/r2 (只适用于点电荷的电场)②方向:如果是正电荷,E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q;如果是负电荷:E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q.(2)电场强度的叠加:某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和.(电场强度是矢量,合成时遵循平行四边形法则)4、电场线(1)电场线:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向。
一、静电场基本公式归纳1.(矢量)静电力F:F=qE(适用一切电场)F=k q1q2r2(适用于真空,点电荷)2.(矢量)场强E: E=Fq(适用一切电场、定义式,E大小与二者没有关系)E=k Qr2(决定式,适用于真空,点电荷)E=U ABd(适用匀强电场,d为沿电场线方向上的距离)(标量)电势ᵩ:ᵩ=E pq(定义式,ᵩ大小与二者没有关系)ᵩA =U AB (B点为零电势点)(标量)电势能Ep :E p=qᵩE pA=WA∞(无限远处为零电势能点)(标量)电势差U AB :U AB=ᵩA−ᵩB(适用一切电场)U AB=W ABq(适用一切电场)U AB=Ed(适用匀强电场,d为沿电场线方向上的距离,正负要判断)(标量)静电力做功W AB :W AB=qU AB(适用一切电场)W AB=E PA−E PBW AB=−∆E PW AB=qEd(适用匀强电场,d为沿电场线方向上的距离,正负要判断)二、电场的叠加在几个点电荷共同形成的电场中,某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和,这叫做电场的叠加原理。
三、电场线1、电场线:为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线,曲线的疏密程度表示场强的大小,曲线上某点的切线方向表示场强的方向。
2、电场线的特征1)、电场线密的地方场强强,电场线疏的地方场强弱2)、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷,孤立的正电荷(或负电荷)的电场线止无穷远处点3)、电场线不会相交,也不会相切4)、电场线是假想的,实际电场中并不存在5)、电场线不是闭合曲线,且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系3、几种典型电场的电场线1)正、负点电荷的电场中电场线的分布特点:a 、离点电荷越近,电场线越密,场强越大b 、以点电荷为球心作个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向不同。
2)、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布特点:a 、沿点电荷的连线,场强先变小后变大b 、两点电荷连线中垂面(中垂线)上,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 0等距离各点场强相等。
高中物理《静电场》知识梳理
1. 静电场的基本概念和性质
静电场指的是由于空间中静止电荷所形成的电场。
其性质包括场强、电势、电势能等。
2. 静电场的电场强度
静电场的电场强度表示了单位正电荷在某一点处所受的电场力,其大小受到电荷量和距离的影响。
电场强度的方向与电荷正负有关。
3. 静电场的电势差和电势
电势差指的是两点之间移动单位电荷所需要做的功,而电势则是在某一点的电势差。
电势差和电势的计算可以利用库仑定律和高斯定理。
4. 静电场的电荷分布
在静电场中,电荷分布对于场强和电势分布都有影响。
主要包括均匀带电球面、均匀带电球体、均匀带电棒、均匀带电平板等情况。
5. 静电场的高斯定理
高斯定理可以用来计算电场强度、电势和电势能。
它表明了通过某一闭合曲面的场线束数与该曲面所包含的电荷量成正比,与曲面的形状无关。
6. 静电场的电势能
电势能指的是静电场中电荷所具有的势能,它的大小与电荷量、
电势差和位置有关。
静电场中的电势能可以用来计算电荷的移动和相互作用。
7. 静电场与导体
静电场中的导体可以影响场强和电势分布。
在外场作用下,导体表面的电荷会分布在表面上,而内部则是均匀的。
在导体内部,电场强度为零,电势分布为恒定值。
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。