论引力场与静电场的异同及其原因

【大学物理】静电场在大学物理的广袤知识海洋中，静电场是一个极为重要的领域。

当我们谈到静电场，就仿佛打开了一扇通往神秘而又充满规律的物理世界的大门。

静电场，简单来说，是由静止电荷所产生的一种特殊的物理场。

它看不见、摸不着，但却能对周围的电荷产生力的作用。

想象一下，在一个平静的空间里，一个孤立的电荷静静地存在着，它的周围就会形成一个以它为中心向外扩散的静电场。

我们先从库仑定律说起。

库仑定律描述了两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与两个电荷的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

这个定律是我们理解静电场的基础。

通过库仑定律，我们能够计算出两个电荷之间的作用力的大小和方向。

那静电场的性质又是怎样的呢？静电场是一个矢量场，它具有电场强度这一重要的物理量。

电场强度可以理解为单位正电荷在电场中所受到的力。

它的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。

我们通过电场线来形象地描绘静电场。

电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷或者无穷远处。

电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线越密集，电场强度越大；反之，则越小。

通过观察电场线的分布，我们可以直观地了解电场的性质和特点。

再来说说静电场中的高斯定理。

高斯定理表明，通过一个闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。

这个定理在解决具有一定对称性的电场问题时非常有用。

比如，对于一个均匀带电的球体，我们可以利用高斯定理很方便地求出球内外的电场强度分布。

静电场中的另一个重要定理是环路定理。

它指出，在静电场中，电场强度沿任意闭合路径的线积分恒为零。

这意味着静电场是一种保守场，电荷在静电场中移动时，电场力所做的功与路径无关，只与电荷的起始和终止位置有关。

在实际生活中，静电场有着广泛的应用。

比如，静电复印机就是利用静电场来实现复印的。

在复印机中，硒鼓表面被充电形成静电场，然后通过光照和显影等过程，将原稿上的图像复制出来。

电容器也是静电场的一个重要应用。

静电场与重力场的类比学习作者：张吉乾来源：《课堂内外·教师版》2015年第08期【摘要】在研究电场时完美地将静电场与重力场进行类比，试想，在研究磁场的某些性质时将磁场和电场进行类比也未尝不可，因为自然界中的所有规律应该都是统一的、对称的、简单的、完美的。

但是在探索自然界规律的时候，也应该注意到自然规律的多样性。

【关键词】静电场；重力场；教学所谓类比法，是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似，而推出它们在其他方面也可能相同或相似的推理方法。

是人类在探索一个未知领域、解读一个新生事物时所用到的一种常用方法。

在物理教学过程中，恰当运用类比，往往能给人以启发，可以起到由此及彼、融会贯通、化难为易的作用。

静电场在高中物理教学中处于承上（力学）启下（电磁学）的重要位置，是重点也是难点。

这一章学习起来比较困难，主要是因为这一章较抽象，学生在生活实际中接触很少，且这一章概念、公式带正负号的标量太多。

为了帮助学生理解抽象的电场及其有关概念、性质，揭开电场神秘的面纱，可以运用类比法，将力学中的研究方法及已知概念类比应用于电场的研究，这可以降低学习难度，做到加深对电场的理解，提高对电场的应用能力。

一、点电荷和质点任何物体都具有一定的大小和形状，其质量也不会集中在某一个点上，在力学中研究某些问题时，可以忽略物体的大小和形状，只考虑它的质量，把物体简化为一个质点。

运用这种建立理想模型的研究方法，在研究两带电体之间的相互作用力时，当带电体的大小远小于它与另一带电体的距离时，忽略它们的形状和大小等次要因素，而只考虑它们所带的电荷量及它们之间的距离等主要因素，把带电体简化为点电荷。

质点主要突出其具有质量，而点电荷则是突出带电体所带的电荷量。

二、库仑力和万有引力万有引力公式F=G和库仑定律公式F=k·在形式上出现了惊人的相似，完全可以结合起来记忆。

它们都满足平方反比关系，但是需要注意的是万有引力和库仑力是性质不同的两种力，记忆时还应进行区别：万有引力存在于自然界的任何两个物体之间，库仑力则是电荷之间的相互作用力，带电性质若为异种电荷表现为引力，同种电荷则表现为斥力。

高考物理知识点之静电场考试要点基本概念一、库仑定律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，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

即：221rq kq F = 其中k 为静电力常量， k =9．0×10 9 N m 2/c 2 1．成立条件①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。

即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。

（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r 都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r ）。

2．同一条直线上的三个点电荷的计算问题3．与力学综合的问题二、电场的力的性质电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用，电荷放入电场后就具有电势能。

1．电场强度电场强度E 是描述电场的力的性质的物理量。

（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。

qF E = ①这是电场强度的定义式，适用于任何电场。

匀强电场等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场－ － － － 点电荷与带电平板 + 孤立点电荷周围的电场 ②其中的q 为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。

③电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。

（2）点电荷周围的场强公式是：2r kQ E =，其中Q 是产生该电场的电荷，叫场电荷。

（3）匀强电场的场强公式是：dU E =，其中d 是沿电场线方向上的距离。

2．电场线要牢记以下6种常见的电场的电场线注意电场线的特点和电场线与等势面间的关系：①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。

②电场线互不相交。

一、电势能1．定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。

2．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。

精心整理第一章静电场§1.1静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异2、3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。

戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。

为什么两种情况有不同结果？答：人体是导体。

当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。

戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.2电场电场强度思考题：1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场，电子在此电场中受到一个向上的力，电场强度的方向朝上还是朝下？答：电子受力方向与电场强度方向相反，因此电场强度方向朝下。

2、力F答：P 点，3、4、正时，沿轴线向外；当带电为负时，沿轴线向内，-----------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.3高斯定理思考题：1、一般地说，电力线代表点电荷在电场中运动的轨迹吗？为什么？答：一般情况下，电力线不代表点电荷在电场中运动的轨迹。

因为电力线一般是曲线，若电荷沿电力线作曲线运动，应有法向力存在；但电力线上各点场强只沿切线方向，运动电荷必定偏离弯曲的电力线。

仅当电力线是直线，且不考虑重力影响时，初速度为零的点电荷才能沿着电力线运动。

若考虑重力影响时，静止的点电荷只能沿竖直方向电力线运动。

2、3、（1（2（3（14、（立方体的中心，则穿过该高斯面的电通量如何变化？（2）通过这立方体六个表面之一的电通量是多少？答：（1）立方形高斯面内电荷不变，因此电通量不变；（2）通过立方体六个表面之一的电通量为总通量的1/6。

引力场与静电场的广延性与超光速原理【摘要】引力场和静电场都是一种具有无限广延性的场，这两种场的分布都不局限在某处空间，而是以一个质点为中心，向宇宙空间中无限延伸，每一个场都只有一个与之对应的质点，场是质点的延伸，质点和它的场构成了一个独立于其它质点和场的物质系统。

本文不但阐明了质点与场的关系，还阐明了引力和电场力的产生机理和传递方式，并解释了引力波和电磁波在真空中传播的速度恒定不变的原因，进而推导出了超光速原理。

【关键词】广延性;平衡状态;应子1.引言很多物理学家在研究物理时都习惯于用分割法。

例如：把物体分割成分子;把分子分割成原子;把原子分割成电子和原子核;把原子核分割成质子和中子…… 最后，甚至把空间、时间也“分割”了。

这种传统的方法用来研究实物很管用，但若用来研究场则会得出错误的结论。

2.引力的产生与传递一个质点的引力场是由无数互相联系、互相影响的引力子在宇宙空间中按一定的规律分布形成的。

引力场具有叠加性，一个引力场占据的空间可以同时被其它引力场占据，且彼此仍保持各自的独立性，互不影响。

一个质点只与它的引力场的引力子有关联，不与其它引力场的引力子有关联;一个引力场的引力子只与该引力场的引力子有关联。

我们移动一个质点时，这个质点会带动其周围空间中与它有关联的引力子一起移动，这些引力子又会带动更远处与它们有关联的引力子一起移动，最后，整个引力场都会跟着质点一起移动。

当质点相对于观察者匀速运动时，质点的引力场也会以同样的速度相对于观察者匀速运动。

质点和它的引力场构成了一个独立于其它质点和引力场的具有无限延伸性的物质系统。

引力是如何产生的呢？为了便于说明，下面我们来做一个简单的实验。

实验器材主要有一张直径为2米的圆形的橡皮薄膜，A、B两个直径为2厘米的小铅球。

把橡皮膜平铺在平静的水面上，让橡皮膜充分展开来。

用强力胶水把A球固定在橡皮膜的圆心上，让A球与橡皮膜连结成一个整体。

在A球重力的作用下，橡皮膜的中心区域弯曲成凹坑，最后，A球与橡皮膜达到一个平衡状态。

引力场与静电场的类比电场一章是高中物理教学中的难点，主要原因是本章概念多而且抽象。

如何突破这一难点，让学生加深对本章物理概念的理解和把握，本文通过引力场与静电场的类比，帮助学生轻轻松松学习本章内容。

标签：物理教学引力场与静电场类比高中物理教材电场一章的内容是电学的基础知识，也是学习整个电磁学的准备知识。

学生通过电场和磁场的学习不仅要知道电场和磁场的基本性质，了解电场和磁场规律在科学技术、生产和生活中的应用，而且要加深对于世界的物质性和物质运动多样性的认识。

本章概念多而且抽象，学生在学习中由于想象不出电场中的情况，总感无从下手，是学生学习的难点。

如果把电场的特点与学生已学过的重力场(引力场)相比较，不仅会使学生对电场的理解变得容易，而且还复习了重力场(引力场)的知识。

对重力场(引力场)也会有更深刻的理解。

下面对重力场(引力场)与静电场作简要地总结和类比。

自然界中任何两两个物体都是相互吸引的，这种引力是通过引力场发生的；带电体之间也有相互作用力，这种作用力是通过电场发生的。

引力场和电场有许多相同或相似之处。

1场的存在形式相同：引力场和电场都是物质存在的一种特殊形式，虽然都看不着，摸不到，但都实实在在地存在，是物质场。

2场的性质相似：引力场对放入其中的物体有引力作用，电场对放入其中的电荷有力的作用。

根据场的这种性质来感触场的存在，研究场的特点。

3场中力的特点相似。

(1)力的表达形式相似。

万有引力：F=Gm1m2/r2。

静电力：F=Kq1q2/r2。

两表达式都可反映出力与距离的平方成反比，万有引力与质量乘积成正比，静电力与电量的乘积成正比，两者都是长程力。

(2)两公式的适用条件相似。

万有引力公式适用于两质点之间的引力，静电力公式适用于两点电荷之间的相互作用力。

当两物体的线度与它们间的距离可相比拟时，可把物体分成无数可看成质点的小部分，各部分之间有引力作用。

物体之间的引力为各小部分引力的矢量和。

当带电体的线度与带电体间的距离可相比拟时，可把带电体看无数可看成点电荷的小部分，各小部分之间有力的作用。

静电场知识点总结完整版静电学是物理学的一个重要分支，研究电荷及其在空间中的分布和相互作用。

静电场是一种在电荷存在的情况下所产生的场。

本文将对静电场的概念、性质和应用进行介绍和总结。

一、静电场的概念1、电荷电荷是物质的一个基本属性，是物质所具有的一种电性。

电荷有两种类型，分别为正电荷和负电荷。

同种电荷相互之间存在排斥力，异种电荷相互之间存在引力。

2、电场电场是电荷所产生的场，描述了电荷对空间中其它电荷的作用力。

可以通过电场线来表示电场的方向和强弱。

电场线的密度表示了电场的强度，电场线的方向表示了电场的方向。

3、电场强度在某点的电场强度是一个矢量，它的大小表示单位正电荷在该点所受的力的大小，方向与该力的方向相同。

电场强度的大小与电荷的大小及距离有关，符合库伦定律。

4、电场的叠加原理在多个电荷同时存在的情况下，各电荷所产生的电场会相互叠加，得到一个合成电场。

根据叠加原理，可以分别计算各个电荷单独产生的电场，再将它们相加得到整个电场。

二、静电场的性质1、电场的超强导体中不存在电场在超导体内部，电荷会在材料内部自由移动，从而抵消外部电场的作用，因此在超导体内部不存在电场。

2、电场内的能量电场中存储有能量，这种能量是由电磁作用力产生的。

电场内的能量密度与电场的强度有关，能量密度等于电场强度的平方与介电常数的乘积。

3、静电屏蔽效应在存在电场的情况下，对电场有屏蔽作用的物质称为静电屏蔽材料。

当电场通过屏蔽材料时，材料内部的电荷会重新分布，从而产生与外部电场相反的电场，使得外部电场减弱或消失。

4、电场中的静电力静电场中的电荷之间会相互作用，产生静电力。

根据库仑定律，两个电荷之间的静电力的大小与电荷的大小及它们之间的距离的平方成反比。

5、高斯定理高斯定理是一个用于计算闭合曲面内部电场的方法。

它指出，通过对电场的积分来计算闭合曲面内部的总电通量，从而能够得到曲面内部电场的大小。

三、静电场的应用1、静电除尘静电除尘是将含尘气体通过电场时，利用气体中尘埃带电的特性，将尘埃吸附到电极上，从而将气体中的尘埃除去的一种方法。

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。

静电场基本原理的总结静电场是一种由电荷引起的独特的物理现象，它是电磁场的一部分，涉及到电力学的基本原理。

下面将使用中文回答并总结静电场基本原理，以帮助理解这一概念。

静电场的基本原理是电荷间相互作用力的结果。

根据库仑定律，两个电荷之间的相互作用力正比于它们的电荷量，反比于它们之间的距离的平方。

这意味着两个电荷之间有一种力的传递，被称为电场。

电场是一个向量场，它在空间中的每一点都有一个方向和大小。

在静电场中，正电荷和负电荷相互吸引，而同类电荷相互排斥。

这是因为正电荷和负电荷之间的电场力是吸引力，而同类电荷之间的电场力是排斥力。

电荷的周围形成的电场具有这种使正电荷和负电荷发生作用的性质。

静电场的另一个重要概念是电势。

电势是描述电场中某一点的电量所带的能量的量度。

电势在空间中以等势线的形式表示，这些等势线是相同电势的点的连线。

电势差是描述两点之间电势差异的量度，它等于单位正电荷从一个点移动到另一个点所做的功。

电势差的方向是从高电势点指向低电势点。

静电场的分布由电荷的性质和空间分布决定。

当一个或多个电荷存在时，它们会改变周围的电场分布。

一个或多个带电体可以相互产生电场，这些电场叠加形成复杂的电场分布。

在均匀带电体附近，电场是向外辐射的，而在不均匀带电体附近，电场则可能具有复杂的形状。

静电场的应用广泛，尤其在静电电力学中。

静电力学研究电荷之间的相互作用以及它们对周围电场的影响。

静电力学的应用包括电容、电场能、电势能和电路分析等。

静电场还与静电电荷的收集、储存和分配等工程应用密切相关。

总之，静电场是一个由电荷引起的物理现象，它是电磁场的一部分。

其基本原理是电荷间相互作用力的结果，电场和电势这两个重要概念被用来描述静电场。

静电场的分布由电荷的性质和空间分布决定，并且它在静电力学中有广泛的应用。

了解静电场的基本原理有助于我们理解电荷之间的相互作用以及电场对这种相互作用的影响。

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。