电场知识点
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有关电场的知识点总结引言电场是物理学中重要的概念之一,是描述电荷之间相互作用的力场。
它的研究对于理解电学现象和应用电学技术具有重要意义。
本文将从电场的基本概念、电场的性质、电场的产生和作用、电场的应用等方面进行较为全面的介绍和总结。
一、电场的基本概念1. 电荷电场是由电荷所产生的力场。
电荷是物质的一种基本性质,正电荷和负电荷是它的两种形式。
带有相同电荷的物体之间会发生排斥作用,而带有异种电荷的物体之间会发生吸引作用。
2. 电场电场是由电荷所产生的场,它是描述电荷之间相互作用的力场。
电场不是一种物质,而是一种物理量,是描述电荷周围空间中的力的分布情况。
电场的存在和性质可以通过电场力线、电场强度等物理量来描述和分析。
3. 电场力电场力是由电场对电荷所施加的力,它的大小和方向由电场的性质和所受电荷的情况决定。
当带电体放置在电场中时,它会受到电场力的作用,力的方向与电场强度和电荷的性质有关。
4. 等势面等势面是描述电场的空间分布的重要工具。
在等势面上,电场强度的大小处处相等,且与该表面的法线方向平行。
等势面可以用来描绘电场分布的规律,对于理解电场的性质和应用具有重要意义。
5. 电场力线电场力线是描述电场分布规律的一种图形表示方法。
在电场中,力线的方向始终指向从正电荷到负电荷的方向,力线的密度表示了电场强度的大小。
电场力线可以直观地展示出电场的性质和分布规律。
二、电场的性质1. 电场的叠加原理电场的叠加原理是指在电场中有多个电荷时,每个电荷产生的电场叠加在一起,形成合成电场。
在这个过程中,合成电场的大小和方向是所有电场的叠加结果。
叠加原理是研究和应用电场的重要基础之一。
2. 电场的均匀场和非均匀场电场可以分为均匀场和非均匀场两种情况。
均匀场是指在一定范围内电场的性质基本一致,电场强度处处相等;而非均匀场则是指电场的强度和方向不同,处处变化。
电场的均匀场和非均匀场会影响电场的性质和应用。
3. 电势能和电势差电场中的电荷会因受到电场力而具有电势能。
电场知识点归纳总结归纳电场是物理学中的一个重要概念,指的是在空间中存在电荷时,周围空间中会有电力的作用。
电场包括电场强度、电势、电势能等概念,本文将对电场的一些经典知识点进行归纳总结。
1.电荷:电场的存在必须基于电荷的存在。
电荷分为正电荷和负电荷,相同电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
电荷是电场的源,正电荷产生的电场线由正电荷指向负电荷,负电荷产生的电场线由负电荷指向正电荷。
2.电场强度:电场强度是衡量电场强弱的物理量,用E表示。
电场强度的定义为一个单位正电荷所受到的电力,通常使用牛顿/库仑(N/C)来表示。
在均匀电场中,电场强度的大小是不随距离而变化的。
3.电场线:电场线是用来表示电场的图形,电场线是沿着电场方向的曲线。
电场线的密度表示电场强度的大小,电场线越密集,电场越强。
电场线是从正电荷发出,经过电场空间到达负电荷。
4.电势:电势是电场的性质,是描述电场能量的物理量。
电势可以理解为单位正电荷在电场中所具有的势能,通常使用伏特(V)来表示。
在均匀电场中,电势的大小是随距离变化的。
5.电势差:电势差是指两点之间的电势差异,是电势概念的一种应用。
电势差可以理解为单位正电荷从一个点移动到另一个点所获得的势能差。
通常使用伏特(V)来表示。
6.静电力:静电力是指由于电荷之间相互作用而产生的力。
根据库仑定律,电荷之间的静电力与电荷之间的距离的平方成反比,与电荷大小的乘积成正比。
7. 电场能:电场能是指单位电荷在电场中所具有的势能,即电场对电荷的做功。
电场能可以用来描述电场的能量分布,其定义为:电场能=dq*V,其中dq为电荷量,V为电势。
8.极化:当非导体物体置于电场中时,电荷会在分子或原子之间发生重新排列,使物体内部产生电偶极矩,这种现象称为极化。
极化会产生诱导电荷和感应电场。
9.高斯定理:高斯定理是电场的一个重要定理,它描述了电场在闭合曲面上的总通量与该曲面所包围的总电荷之间的关系。
即:∮E*dA=Q/ε0,其中E为电场强度,dA为曲面元,Q为闭合曲面所包围的总电荷量,ε0为真空中的电容率。
有关电场知识点总结一、电场的定义电场是指空间中存在电荷时所产生的力场,它描述了所受的电荷周围的电荷所受力的作用。
简单来说,电场就是电荷对周围空间的影响。
电场的定义可以用一组数学公式来进行精确的描述和计算。
二、电场的产生电场是由电荷所产生的。
当电荷存在于空间中时,它们会产生围绕它们周围的电场,即电场线。
电场线从正电荷发散出来,通过空间传播,最终进入负电荷。
这种传播方式是通过电荷之间的相互作用来实现的。
电场线的密度表示了电场的强度,密度越大表示电场越强。
三、电场的性质电场有一些基本的性质,它们对于我们理解电场的特征和行为非常重要。
其中,最重要的性质是叠加原理。
这个原理说明了当有多个电场同时存在时,它们之间的效应可以相互叠加。
这意味着电场是线性的,可以通过将不同的电场分别处理,最后将它们叠加在一起得到总的电场。
这个性质对于电场的研究有着非常重要的意义。
四、电场强度电场的强度用来表示电场对单位正电荷的力。
它的大小与电荷的数量和距离有关。
电场强度的方向总是沿着电场线的方向。
电场强度是一个向量,它有大小和方向。
在电场中的任何一点,电场强度都有一个确定的值。
当电场强度是线性的,它的大小和方向是独立的。
五、电势电势是描述电场中的潜在能量的物理量。
电势是指空间中点的电势能,它是具有电场静力势能的电荷放置的空间中的一点。
电势是标量,它的大小可以用来表示在一个特定点的电场的强度。
电势是静电学的一个重要概念,它将被用来进行电场的相关计算。
六、高斯定律高斯定律是描述了电场中的一个非常重要的物理定律。
它表明了电场的总流出量等于其中电荷的总和。
高斯定律通过指定一个封闭曲面来描述了电场的性质。
这个定律是静电学的一个基本概念。
它在电场分析和计算中有着非常重要的应用。
七、电场的能量电场具有一定的储备能量,它可以存储在电场中。
这个能量是当电荷在电场中移动时所产生的。
电场的能量可以用来描述电场的性质和行为。
电场的能量是静态电场的一个重要物理量。
电场知识点总结
电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力。
电荷间的作用总是通过电场进行的。
电场力:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。
电场能:当电荷在电场中移动时,电场力对电荷做功,说明电场具有能量。
电场强度:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值,叫做这一点的电场强度。
电场强度的方向为正电荷的受力方向。
电场线:在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,这些曲线叫做电场线。
电场线用于形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向。
电场强度公式:电场强度E的计算公式为E=F/q,其中F为电荷所受的Coulomb力,q为电荷的量。
单位为牛顿每库伦(N/C),也可以表示为伏特每米(V/m),且1N/C=1V/m。
电场的应用:在电力工程中,电场被广泛应用于电力传输和配电系统中的技术和设备,如变压器、断路器以及电容器等。
此外,电场还广泛应用于粉尘去除、电火花加工、电化学合成等工业领域。
在计算机科学中,电场在电子电路和存储系统中有重要应用。
在生物医学领域,电场被用于体内电活动的监测以及治疗,如电生理学和电疗技术。
以上信息仅供参考,电场的知识点非常丰富,如需更多信息,建议查阅相关物理学书籍或咨询物理专家。
电场知识点归纳一、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。
电荷的多少叫电荷量,简称电量,单位是库仑(C)。
2、电场电场是电荷周围存在的一种特殊物质,它对放入其中的电荷有力的作用。
电场具有力的性质和能的性质。
3、电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示。
其定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与电荷量 q 的比值,即 E = F /q 。
电场强度是矢量,其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
4、电场线电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向,电场线的疏密程度表示电场强度的大小。
电场线起始于正电荷(或无穷远),终止于负电荷(或无穷远),不闭合、不相交。
二、库仑定律库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。
其表达式为:F = k (q1 q2) / r²,其中 F 是库仑力,k 是库仑常量(约为90×10⁹ N·m²/ C²),q1 和 q2 分别是两个点电荷的电荷量,r 是它们之间的距离。
库仑定律的适用条件是:真空中、点电荷。
当两个电荷间的距离远远大于电荷自身的大小时,可以把电荷看作点电荷。
三、电场强度的叠加如果空间中有多个电荷,某点的电场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
这就是电场强度的叠加原理。
例如,对于两个点电荷 q1 和 q2 ,在它们连线的中点处的电场强度E ,可以分别计算出 q1 和 q2 在该点产生的电场强度 E1 和 E2 ,然后根据矢量合成法则求出合电场强度 E 。
四、匀强电场匀强电场是电场强度大小和方向都相同的电场。
在匀强电场中,电场线是平行且等间距的直线。
常见的匀强电场有:两块平行且带等量异种电荷的金属板之间的电场(忽略边缘效应)。
五、电势能电荷在电场中具有的势能叫电势能,用 Ep 表示。
电场中的知识点总结电场是物理学中重要的概念,是指在空间中某一点周围由电荷引起的力。
电场的研究对于我们理解电磁现象和电子学非常重要。
本文将对电场的基本概念、电场的性质、电场的描述和电场的应用进行总结。
一、电场的基本概念1. 电荷电场的存在与电荷的存在有密切的关系。
电荷是物质的基本属性之一,具有正负两种性质。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
电场是由电荷产生的,而电荷自身又受电场的作用。
2. 电场强度电场强度描述了电场对单位正电荷的力的大小和方向。
在电场中任何一点,都存在着一个电场强度,它的方向是正电荷受力方向,由正电荷指向负电荷。
3. 电场线电场线是用来描述电场分布规律的图示方法。
在电场中,从正电荷指向负电荷的方向上画出的曲线,称为电场线。
二、电场的性质1. 超叠原理电场的超叠原理是指在多个电荷或电场的作用下,总的电场是各个电荷或电场产生的电场的矢量和。
2. 电场的叠加电场的叠加是指在空间中同时存在多个电场时,各个电场中的电场强度矢量的代数合成等于合成电场的电场强度。
3. 电场强度与电势在电场中,除了用电场强度来描述电场的作用外,还可以通过电势来描述电场的作用。
电场强度是电势的负梯度。
4. 电场的静电力在电场中,两个带电体之间的作用力称为静电力。
静电力的大小与电荷数量和距离的平方成反比,与介质的电介质常数成正比。
三、电场的描述1. 高斯定理高斯定理是电场分布密度均匀和对称时的描述电场作用的重要方法。
高斯定理规定了电场的通量与闭合曲面上的电荷之比的关系。
2. 电场的势能在电场中,带电粒子所具有的势能与电荷的电势差和电荷本身的量有关。
势能的大小取决于电场的强度和位置。
3. 电场的场线图电场的场线图是描述电场分布规律的图示方法。
它通过画出电场线来展现电场的分布情况和方向。
四、电场的应用1. 静电场静电场是指电荷保持静止的状态下所产生的电场,静电场存在于许多日常生活和工业生产中。
2. 电容器电容器是一种用来储存电荷和电能的电器元件,它是由两块导体板和两块绝缘材料夹在中间组成的。
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电场知识点总结1功和能(功是能量转化的量度)1.功:W=Fscosα(定义式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s间的夹角}2.重力做功:Wab=mghab {m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}3.电场力做功:Wab=qUab {q:电量(C),Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}4.电功:W=UIt(普适式) {U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}5.功率:P=W/t(定义式) {P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:做功所用时间(s)}6.汽车牵引力的功率:P=Fv;P平=Fv平{P:瞬时功率,P平:平均功率}7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)8.电功率:P=UI(普适式) {U:电路电压(V),I:电路电流(A)}9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:电热(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}10.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt11.动能:Ek=mv2/2 {Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}12.重力势能:EP=mgh {EP :重力势能(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}13.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)(从零势能面起)}14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK{W合:外力对物体做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}15.机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh216.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少;(2)O0≤α0,则UBA<0。
电场知识点总结电场是物理学中研究电荷间作用的重要概念之一。
为更好地理解电场的概念及其相关知识,本文将对电场的基本概念、电场强度、电势以及电场的应用进行总结和梳理。
1. 电场的基本概念电场是指由于电荷的存在而形成的一个区域,这个区域内的电荷受到电场力的作用。
电场中的电荷会相互作用,力的大小与电荷的性质和距离有关。
电场有两种性质,分别是电场强度和电场势。
2. 电场强度电场强度是描述电场的物理量,用E表示。
在电场中,单位正电荷所受到的力称为电场强度。
电场强度是一个矢量量,具有大小和方向。
在各点上,电场强度的方向与正电荷相反,与负电荷方向相同。
3. 电场强度的计算电场强度的计算可以通过库仑定律来实现。
库仑定律表明,两个电荷之间的电场强度与它们之间的距离的平方成反比,与它们的电量的乘积成正比。
电场强度E 与电荷量q和距离r之间的关系可以用公式E=k*q/r^2表示,其中k为库仑常数。
4. 电势电势是描述电场中某一点电能变化率的物理量。
在电场中,单位正电荷所具有的电势能称为电势。
电势是一个标量量,只具有大小而无方向性。
电势可以用V 表示,单位为伏特(V)。
5. 电势的计算电势的计算可以通过电势公式来实现。
电势公式表明,两个电荷之间的电势与它们之间的距离成正比,与它们的电量的乘积成反比。
电势V与电荷量q和距离r 之间的关系可以用公式V=k*q/r表示。
6. 电场的应用电场的应用非常广泛,它在物理学、电工学、电子学、生物学等领域都有重要的应用。
在物理学中,电场的研究可以帮助我们理解电荷之间的相互作用,解释电流、电压等现象。
在电工学中,电场的研究可以帮助我们设计电路,实现电能的传输和利用。
在电子学中,电场的研究可以帮助我们制造电子器件,如电容器、电感等。
在生物学中,电场的研究可以帮助我们理解生物体内电信号的产生和传输,解释心脏、神经等器官的工作原理。
综上所述,电场是物理学中重要的概念,其理解对于我们深入了解电荷间相互作用以及应用于实际生活中的各种现象都有重要意义。
电场部分知识点总结1电场:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
能对电荷产生力的作用。
2电场力:F qE =受力方向根据电荷的正负去判断。
3点电荷:形状和大小可以看做是质点的带电物体。
4场源电荷:产生电场的电荷叫做场源电荷。
5电场强度:放入电场中某点的电荷所受的静电力F 跟它的电荷q 的比值,叫做改点的电场强度。
F E q =, 使用所有的电场。
单位有/,/N C V m ,电场强度是矢量,方向沿正电荷的受力方向。
在空间中的每一点的大小方向都是唯一的确定。
2kQ E r =,适用于点电荷所产生的电场。
U E d=适用于匀强电场。
6匀强电场:匀强电场场强大小相等,方向相同,常见的匀强电场有两极板之间所形成的电场,如电容器。
7电场线:从正电荷出发终止于负电荷,电场线不闭合。
电场线的任一点的切线方向都跟该点电场强度方向一致。
电场线密的地方场强越大,电场线疏的地方场强弱。
电场线不相交。
8电势:定义:电荷在电场中某一点所具有的电势能与他的电荷量的比值叫做这一点的电势。
根据=PE qϕ来计算。
电势是标量,反应了单位电荷所具有的能量。
若规定无穷远处电势为零,则正电荷形成的电场中,电势处处为正;负电荷所形成的电场中电势处处为负。
电势沿电场线的方向逐渐降低,并且沿电场线的方向降低的最快。
9电势差:电场中两点间的电势差值叫做电势差,也叫做电压。
AB A B U ϕϕ=-,BA B A U ϕϕ=-10等势面:电场中电势相等的点组成的面叫做等势面。
等势面一定与电场线垂直,也就是与场强的方向垂直;电荷在同一等势面上移动电场力不做功。
等势面越密的地方电场强度越大。
11电势能:类似于重力势能12场的叠加:即场强的叠加,场强的叠加与力的叠加相同。
13静电平衡:定义放在电场中的导体由于电场的作用自由电荷不再移动,达到静电平衡。
静电平衡的导体内部场强处处为零;电荷只分布在导体的外表面上,在导体的表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
电场基础知识点电场是物理学中的一个重要概念,用来描述电荷的相互作用和电势分布等现象。
在本篇文章中,我们将介绍一些关于电场的基础知识点,包括电场的定义、电场强度、电场线、电势以及库仑定律等内容。
通过学习这些知识,我们可以更好地理解电场及其在电磁学中的应用。
1. 电场的定义电场是由电荷所产生的一种物理场。
当电荷存在时,它会在周围空间中产生电场,其他电荷将受到电场力的作用。
2. 电场强度电场强度是电场的物理量,表示单位正电荷所受的电场力。
用符号E表示,单位是牛顿/库仑。
电场强度的计算公式为E = F/Q,其中F是电场力,Q是电荷量。
3. 电场线电场线是用来描绘电场分布的曲线。
在电场中,电场线始终与电场强度的方向垂直。
电场线的密度表示了电场强度的大小,密集的电场线表示强电场,稀疏的电场线表示弱电场。
4. 电势电势是描述电场中一点电势能的物理量。
单位为伏特,记作V。
电势也可以说是单位正电荷所具有的电位能。
不同位置的电势差可以用于计算电场中电荷的移动情况。
5. 库仑定律库仑定律描述了两个点电荷相互之间的电场力。
它的数学表达式为F = k*q1*q2/r^2,其中F表示电场力,k是库仑常数,q1和q2是两个电荷的电荷量,r是两者之间的距离。
6. 高斯定律高斯定律用于计算电场的分布情况。
它表明,一个封闭曲面上的电场通量与该曲面所包围的总电荷成正比。
高斯定律可以通过计算曲面积分来求解电场。
7. 电势场电势场是由电荷在空间中所形成的一种有序分布。
不同位置的电势差可以用于计算电荷在电场中的势能变化。
8. 等势线等势线是描绘电势分布的曲线。
在等势线上任意两点之间的电势差为零,表示相同电势。
等势线上的电场线垂直于等势线。
总结:电场是物理学中研究电荷相互作用的重要概念。
本文介绍了电场的定义、电场强度、电场线、电势、库仑定律、高斯定律等基础知识点。
通过学习这些知识,我们能够更好地理解电场的特性及其在电磁学中的应用。
希望本文能够帮助您对电场有更深入的了解。
电场知识点1 电荷与电荷守恒定律▶1.元电荷:最小的电荷量叫做元电荷,用e 表示,e =1.6×10-19C ,最早由美国物理学家密立根测得。
所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
▶2.点电荷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、大小及电荷分布对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时,这样的带电体就可以看做是带电的点,叫做点电荷。
类似于力学中的质点,也是一种理想化的模型。
▶3.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不能创生,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,电荷的总量保持不变。
(2)三种起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3)带电实质:物体得失电子。
(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的导体,接触后再分开,二者带相同电荷;若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷再平分。
(5)感应起电:感应起电的原因是电荷间的相互作用,或者说是电场对电荷的作用。
①同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
②当有外加电场时,电荷向导体两端移动,出现感应电荷,当无外加电场时,导体两端的电荷发生中和。
知识点2 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 =kQ 1Q 2r 2,式中k =9.0×109 N ·m 2/C 2,叫做静电力常量。
▶3.适用条件:真空中的点电荷。
(1)在空气中,两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式; (2)当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷。
▶4.库仑力的方向:由相互作用的两个带电体决定,且同种电荷相互排斥,为斥力;异种电荷相互吸引,为引力。
拔高—库仑力及其作用下的平衡▶1.库仑定律适用条件的三点理解(1)对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r 为两球心之间的距离。
(2)对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布。
(3)库仑力在r =10-15~10-9 m 的范围内均有效,但不能根据公式错误地推论:当r →0时,F →∞。
其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了。
▶2.应用库仑定律的四条提醒(1)在用库仑定律公式进行计算时,无论是正电荷还是负电荷,均代入电量的绝对值计算库仑力的大小。
(2)作用力的方向判断根据:同性相斥,异性相吸,作用力的方向沿两电荷连线方向。
(3)两个点电荷间相互作用的库仑力满足牛顿第三定律,大小相等、方向相反。
(4)库仑力存在极大值,由公式F =k q 1q 2r 2可以看出,在两带电体的间距及电量之和一定的条件下,当q 1=q 2时,F 最大。
▶3.求解带电体平衡的方法分析带电体平衡问题的方法与力学中分析平衡的方法相同。
(1)当力在同一直线上时,根据二力平衡的条件求解;(2)三力作用下物体处于平衡状态,一般运用勾股定理,三角函数关系以及矢量三角形等知识求解;(3)三个以上的力作用下物体的平衡问题,一般用正交分解法求解。
▶4.三个自由电荷的平衡问题 (1)模型构建 ①三个点电荷共线。
②三个点电荷彼此间仅靠电场力作用达到平衡,不受其他外力。
③任意一个点电荷受到其他两个点电荷的电场力大小相等,方向相反,为一对平衡力。
(2)三电荷平衡模型的规律①“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上。
②“两同夹异”——正负电荷相互间隔。
③“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小。
④“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
★★★特别提醒库仑力作用下的平衡问题,高考中多以选择题的形式出现,关键是做好受力分析与平衡条件的应用,把库仑力当成一个普通力,通过合成法或正交分解法解决此类问题。
知识点3 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:E =Fq。
单位:N /C 或V /m▶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:E =kQr 2。
▶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。
拔高—电场、电场强度▶1.电场强度三个表达式的比较表达式比较E=Fq E=kQr2E=Ud公式意义电场强度定义式真空中点电荷电场强度的决定式匀强电场中E与U的关系式适用条件一切电场①真空②点电荷匀强电场决定因素由电场本身决定,与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定,d为沿电场方向的距离相同点矢量,遵守平行四边形定则单位:1 N/C=1 V/m▶2.电场强度的叠加(1)叠加原理:多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷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。
▶3.特殊带电体场强的处理方法对于一些特殊的带电体,由于不满足公式E=kQr2的适用条件,我们不能利用此公式直接进行计算,处理此类问题一般要采用诸如:等效法、对称法、补偿法、微元法等方法来求解。
(1)等效法:在保证效果相同的前提条件下,将复杂的物理情景变换为简单的或熟悉的情景。
如图甲所示,一个点电荷+q与一个很大的薄金属板形成电场,可以等效为如图乙所示的两个异种等量点电荷形成的电场。
(2)对称法:利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,将复杂的电场叠加计算简化。
如图丙所示,电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。
均匀带电薄板在a、b两对称点处产生的场强大小相等、方向相反,若图中a点处的电场强度为零,根据对称性,带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为E b=kqd2,方向垂直于薄板向左。
(3)补偿法:将有缺口的带电圆环补全为圆环,或将半球面补全为球面,从而化难为易。
如图丁所示,将金属丝AB弯成半径为r的圆弧,但在A、B之间留有宽度为d的间隙,且d远远小于r,将电荷量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上。
设原缺口环所带电荷的线密度为ρ,ρ=Q2πr-d,则补上的那一小段金属丝带电荷量Q′=ρd,则整个完整的金属丝AB在O处的场强为零。
Q′在O处的场强E1=kQ′r2=kQd2πr3-r2d因O处的合场强为零,则金属丝AB在O点场强E2=-kQd2πr3-r2d负号表示E2与E1反向,背向圆心向左。
(4)微元法:将研究对象分割成若干微小的单元,或从研究对象上选取某一“微元”加以分析,从而可以化曲为直,使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。
如图戊所示,均匀带电圆环所带电荷量为Q,半径为R,圆心为O,P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点,OP=L。
设想将圆环看成由n个小段组成,每一小段都可以看做点电荷,其所带电荷量Q′=Qn,由点电荷场强公式可求得每一小段带电体在P处产生的场强为E=kQnr2=kQn(R2+L2)由对称性知,各小段带电体在P处的场强E沿垂直于轴的分量E y相互抵消,而其轴向分量E x之和即为带电环在P处的场强E p,E p=nE x=nk Qn(R2+L2)cosθ★★★特别提醒(1)电场中某点的电场强度E的大小和方向是唯一的,其大小只由电场本身的特性决定,与F、q的大小及是否存在试探电荷无关,即不能认为E∝F或E∝1q 。
(2)对于比较大的带电体的电场,可把带电体分为若干小块,每小块看成一个点电荷,用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。
(3)均匀带电球体(或球壳)外某点的电场强度E=k Qr2,式中r是球心到该点的距离,Q 为整个球体(或球壳)所带的电荷量。
知识点4 电场线▶1.定义:为了形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向,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.电场线的特点(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)电场线不是电荷在电场中的运动轨迹。
▶3.电场线的应用(1)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大。
(2)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。
(3)沿电场线方向电势逐渐降低。
(4)电场线和等势面在相交处互相垂直。
拔高—电场线▶1.几种典型电场的电场线▶2.重要电场线的比较比较等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O点的电场强度最小,指向负电荷一方为零连线上的电场强度大小沿连线先变小,再变大沿连线先变小,再变大沿中垂线由O点向外电场强度大小O点最大,向外逐渐减小O点最小,向外先变大后变小关于O点对称的A与A′、B与B′的电场强度等大同向等大反向(1)判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同,负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反。
(2)判断电场强度的大小(定性)——电场线密处电场强度大,电场线疏处电场强度小,进而可判断电荷受力大小和加速度的大小。
(3)判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低,电场强度的方向是电势降低最快的方向。
(4)判断等势面的疏密——电场越强的地方,等差等势面越密集;电场越弱的地方,等差等势面越稀疏。
知识点5静电力做功与电势能▶1.静电力做功(1)特点:静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。
(2)计算方法:①W=qEd,只适用于匀强电场,其中d为沿电场方向的距离。
②W AB=qU AB,适用于任何电场。
▶2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
(2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即W AB=E p A-E p B=-ΔE p。
(3)相对性:电势能是相对的,通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。
拔高—电势高低与电势能大小的判断方法▶1.电势高低的四种判断方法▶2.电势能高低的四种判断方法★★★特别提醒(1)电势、电势能的正负表示大小,正的电势比负的电势高、正的电势能比负的电势能大,而电势差的正负表示两点电势的相对高低。
(2)电场线或等差等势面越密的地方电场强度越大,但电势不一定越高。
知识点6电势与等势面▶1.电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值。
(2)定义式:φ=E p/q。
(3)矢标性:电势是标量,有正负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。
(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。
▶2.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点组成的面。