高中物理静电场知识点与例题精讲总结
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xx 电场一、静电场公式汇总1、公式计算中的q、©的要求电场中矢量(电场力F、电场E)的运算:q代绝对值电场中标量(功W电势能Ep、电势差UAB电势©)的运算:q、© xx、负2、公式:(1) 点电荷间的作用力:F=kQ1Q2/r2(2) 电荷共线平衡:( 3)电势© A:© A= EpA /q (© A电势二EpA电势能/ q检验电荷量;电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关)( 4)电势能EpA:EpA=© A q( 5)电场力做的功WABW=F d =F S COSB =EqdWA R EpA- EpBWA B UAB q (电场力做功由移动电荷和电势差决定,与路径无关)(6)电势差UAB:UAB=© A—© B (电场中,两点电势之差叫电势差)UAB= WAB / q (WA电场力的功)U= E d (E数值等于沿场强方向单位距离的电势差)(7)电场强度EE=F/q (任何电场);(点电荷电场);(匀强电场)(8)电场力:F=E q (9)电容:(10)平行板电容器:3、能量守恒定律公式(1)、动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.公式:F合t = mv2 —mv1 (解题时受力分析和正方向的规定是关键)动量守恒定律:相互作用的物体系统, 如果不受外力, 或它们所受的外力之和为零, 它们的总动量保持不变. (研究对象:相互作用的两个物体或多个物体)公式:m1v1 + m2v2 = m1 v1 '+ m2 v2'2)能量守恒(1)动能定理:(动能变化量=1/2 mv22-1/2 mv12)F合s对地c°s 1 2 2一mv mv 2 t oW( W2 L 1 2 2 -mv mv2 t o(2)能量守恒定律:系统(动能+重力势能+电势能)4、力与运动(动力学公式)xx第二定律:(1)匀速直线运动:受力运动(2)匀变速直线运动:受力(缺)运动⑴(s)(vt)(a)(3)类平抛运动:仅受电场力;;复合场速度位移水平方向竖直方向偏移量速度偏向角的正切:若加速电场:电场力做功,,则(y、与m q无关)示波管的灵敏度:y/U2二L2/4dU1圆周运动:绳子、单轨恰好通过最高点:;;杆、双轨最高点:如图所示,从静止出发的电子经加速电场加速后,进入偏转电场.若加速电压为U l、偏转电压为U2,要使电子在电场中的偏移距离y增大为原来的2倍(在保证电子不会打到极板上的前提下),可选用的方法有」--------------------------------------------------------- =J-A .使U i减小为原来的1/2 ;B .使U2增大为原来的2倍;C .使偏转电场极板长度增大为原来的 2 倍;D .使偏转电场极板的间距减小为原来的1/2考点名称:带电粒子在电场中的加速(一)、带电粒子在电场中的直线运动(1)如不计重1力,电场力就是粒子所受合外力,粒子做直线运动时2的要求有:①对电场的要求:或是匀强电场,或不是匀强电场但电场的电场线有直线形状。
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。
【下载后获高清完整版-独家优质】高中物理:静电场中的能量-必考知识点+例题详解1.电势能与电势⑴电势能:就像一个有质量的物体在重力场中具有重力势能一样,一个带电的电荷在电场中也有电势能。
回忆一下重力势能的描述:物体从某点运动到指定的零势能点,重力所做的功即为物体在该点的重力势能。
类似的,描述电势能也需要预先指定零势能点,带电电荷从某点运动到指定零势能点,电场力做的功称为电荷在该点的电势能。
电场中如果不做特殊说明的话一般指定无穷远处为零势能点。
所以通俗理解的话,一个电荷在某点的电势能就等于电场力把电荷从该点移动无穷远处所做的功,当然这个功可能是正功也可能是负功,所以电势能也可以是正值也可以是负值。
(注意,电势能一定是针对某个处于电场中的电荷来讲的)⑵电势:场强描述的是场的力的性质,电势则描述了场的能量性质,由场源电荷和具体位置决定,与处于电场中的检验电荷无关。
电势的直观理解是,如果场中某点的电势是φ,则当一个电荷量为q的电荷放在该点时,该电荷所具有的电势能为反之,我们也可以利用这个关系式去求电场中某点的电势,用电荷在电场中某一点的电势能除以它的电荷量所得的比值即为这一点的电势,,注意从电势的定义式上看,实际上已经默认了电势零点就是电势能的零点,也就是无穷远处。
①定义上看,电势等于场强对距离的积分当场源电荷Q为正电荷时,电势φ是正值,当场源电荷Q为负电荷时,电势φ也是负值。
从电场力做功正负的角度来看也容易理解这点。
②等势面必须垂直于电场线,否则电荷在等势面上移动就会受到电场力做的正功或负功,从而与等势面矛盾。
③顺着电场线的方向,电势将逐渐降低。
这也很好理解,因为电场力做正功,电势必然降低。
④电场中任意两点的电势差值称为电势差:电势差是一个只与电场及位置有关的量,在数值上等于场强对路径的积分显然,匀强电场中,,d为AB之间沿着电场线的距离。
积分为零意味着AB两点等电势。
*电势或电势差在距离上的导数即为场强。
高中物理第九章静电场及其应用重点知识点大全单选题1、如图所示,面积足够大的、板间距离为d的两平行金属板竖直放置,与直流电压为U的电源连接,板间放一半径为R(2R<d)的绝缘金属球壳,C、D是球壳水平直径上的两点,则以下说法正确的是()A.由于静电感应,球壳外表面以内不再有电荷B.由于静电感应,球壳中心O点场强为0C.用手摸一下球壳,再拿去平行金属板,球壳带正电D.用手摸一下球壳,再拿去平行金属板,球壳不带电答案:BA.由于静电感应,最终达到静电平衡状态,球壳外表面以内不再有多余的净电荷,并不是没有电荷,故A错误;B.达到静电平衡后,球壳处于静电平衡状态,外表面以内各点的电场强度均为0,故B正确;CD.球壳电势大于大地电势,手与大地是个等势体,用手摸一下球壳,负电荷会从大地流向球壳,再拿去平行金属板,球壳带负电,故CD错误。
故选B。
2、如图所示,两原长均为L、劲度系数相等的绝缘轻弹簧悬挂于O点,其另外一端各连接一个带电小球,平L。
两小球的质量均为m,重力衡时A球靠在光滑绝缘竖直墙上,OA长为2L且竖直;B球悬于空中,OB长为32加速度为g,则两球间的库仑力大小为()A.12mg B.34mg C.mg D.2mg答案:B设OA、OB夹角为θ,B球的受力如图甲所示,构成的力的矢量三角形与△OAB相似,则有mg OA =F B OB即mg 2L =F B 3 2L可得F B=34 mg对AB两带电小球整体受力分析如图乙,根据平衡条件可得F A+F B cosθ=2mg 两弹簧完全相同F B=k L2=34mg则F A=kL=2F B=32 mg解得cosθ=2 3在力的矢量三角形中,应用余弦定理有F AB=√(mg)2+F B2−2mgF B cosθ=34 mg故B正确。
3、矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中,静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是()A.B.C.D.答案:A导体处于静电平衡状态时,导体内部场强处处为0,感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此处产生的电场场强大小相等,方向相反。
高二物理上册——静电场【一、库仑定律、电场强度:】1、电荷、电荷守恒⑴ 自然界中只存在两种电荷:正电荷、负电荷.使物体带电的方法有摩擦起电、接触起电、感应起电. ⑵ 静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互吸引或排斥,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.⑶ 电荷守恒:电荷即不会创生,也不会消失,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;在转移过程中,电荷总量保持不变.(一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的 代数和保持不变)⑷ 元电荷:指一个电子或质子所带的电荷量,用e表示.e=1.6×10-19C2、库仑定律⑴ 真空中两个点电荷之间相互作用的电场力,跟它们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 2⑵ 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.(对带电均匀的球, r 为球心间的距离). 3、电场强度⑴ 电场:带电体的周围存在着的一种特殊物质,它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用, 这种力叫电场力.电荷间的相互作用就是通过电场发生作用的.电场还具有能的性质. ⑵ 电场强度E :反映电场强弱和方向的物理量,是矢量.① 定义:放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F 跟它的电荷量q的比值,叫该点的电场强度. 即:FE q=V/m,N/C② 场强的方向:规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点的场强方向.(说明:电场中某点的场强与放入场中的试探电荷无关,而是由该点的位置和场源电何来决定.) ⑶ 点电荷的电场强度:E =2Qkr ,其中Q 为场源电荷,E 为场中距Q 为r 的某点处的场强大小.对于求 均匀带电的球体或球壳外某点的场强时,r 为该点到球心的距离.⑷ 电场强度的叠加:当存在多个场源电荷时,电场中某点的场强为各个点电荷单独在该点产生的电场强度 的矢量和.⑸ 电场线:为形象描述电场而引入的假想曲线.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.⑹ 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.【典型例题解析:】一、电荷守恒、库仑定律的理解1、两个完全相同的金属球接触后,所带正、负电荷先"中和"然后"平均分配"于两球.分配前后正、 负电荷之和不变.2、当求两个导体..球间的库仑力时,要考虑电荷的重新分布,例:当两球都带正电时,电荷相互非斥而使 电荷主要分布于两球的外侧,此时r 将大于两球球心间的距离.3、库仑定律是长程力,当r →0时,带电体不能看成质点,库仑定律不再适用.4、微观粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力,当计算微观粒子间的相互作用时可忽略粒子间的万有引力5、计算库仑力时,先将电荷量的绝对值代入进行计算,然后根据电性来判断力的方向.【例1】 两个半径相同的金属小球,带电量之比为1∶7,相距为r (可视为点电荷),两者相互接触后再放回原来 的位置上,则相互作用力可能为原来的 ( ) A.47 B. 37 C. 97 D. 1671、如图6-1-1,A 、B 是两个完全相同的带电金属球,它们所带的电荷量分别为+3Q 和+5Q ,放在光滑绝缘的水 平面上..若使金属球A 、B 分别由M 、N 两点以相等的动能相向运动,经时间0t 两球刚好发生接触,然后两球 又分别向相反方向运动.设A 、B 返回M 、N 两点所经历的时间分别为1t 、2t .A .21t t >B .21t t <C .021t t t <=D .021t t t >=二、与电场力相关的力学综合的问题电场力可以和其它力平衡,也可以和其它力一起产生加速度,因此这类问题实质上仍是力学问题,仍是按力学问题的基本思路来解题,只不过多了一个电场力而已,特别是带电体之间的库仑力由于是一对相互作用力,因而考虑孤立带电体之间相互作用的过程时,一般可考虑用动量守恒;动能与电势能之和守恒来处理. 【例2】 如图6-1-2,在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷. ① 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止? ② 若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大?【例3】如图6-1-3,在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m 的相同小球,彼此间的距离都是l , A 、B 电荷量都是+q .给C 一个外力F ,使三个小球保持相对静止共同加速运动. 求:C 球的带电性和电荷量;外力F 的大小.2、两根绝缘细线分别系住a 、b 两个带电小球,并悬挂在O 点,当两个小球静止时, 它们处在同一水平面上,此时βα<,如图所示6-1-5,现将两细线同时剪断, 在某一时刻( )A .两球仍处在同一水平面上B .a 球水平位移大于b 球水平位移C .a 球速度小于b 球速度D .a 球速度大于b 球速度 三、电场与电场线场强是矢量,叠加遵循平行四边形定则,场强的叠加是高考的热点,是本节的重点,需要重点突破. 电场线是认识和研究电场问题的有利工具,必须掌握典型电场的电场线的分布,知道电场线的切线方向与场强方向一致,其疏密可反映场强大小.清除对电场线的一些错误认识. 【例4】等量异种点电荷的连线和中垂线如图6-1-6示,现将一个带负电的 检验电荷先从图中的a 点沿直线移动到b 点,再从b 点沿直线移动到c)A .所受电场力的方向不变B .所受电场力的大小恒定C .b 点场强为0,电荷在b 点受力也为0D .在平面内与c 点场强相同的点总共有四处 3、如图6-1-8,M 、N 为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的P 点(离O 点很近)放一静止的点电荷q (负电荷),不计重力,下列说法中正确的是( )A .点电荷在从P 到O 的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大B .点电荷在从P 到O 的过程中,加速度越来越小,速度越来越大C .点电荷运动到O 点时加速度为零,速度达最大值图6-1-2 图6-5- 1图6-1-3 图6-5- 1图6-1-5 图6-5- 1 图6-1- 6图6-1-8 图6-5-1D .点电荷越过O 点后,速度越来越小,加速度越来越大,直到粒子速度为零 四、如何运用场强的三个表达式分析问题1、定义式F E q=:适用一切电场,E 与试探电荷q 的电荷量及所受电场力F 无关,与试探电荷是否存在无关.2、决定式2Q E k r=:只适应于真空中的点电荷,E 由场源电荷Q 及研究点到场源电荷的距离r 有关.3、关系式:U E d=;只适应于匀强电场,d 是指场中两点沿电场线方向上的距离.【例5】如图示6-1-10,带电小球A 、B 的电荷分别为Q A 、Q B ,OA=OB ,都用长L 的丝线悬 挂在O 点.静止时A 、B 相距为d .为使平衡时AB 间距离减为d /2,可采用以下哪些方法 A .将小球B 的质量都增加到原来的2倍 B .将小球B 的质量增加到原来的8倍 C .将小球B 的电荷量都减小到原来的一半D .将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B 的质量增加到原来的2倍4、使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况, 正确的是( )5、如图6-1-12,带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子从A 运动到B ,在电场中运A .若粒子是从A 运动到B ,则粒子带正电;若粒子是从B 运动到A ,则粒子带负电 B .不论粒子是从A 运动到B ,还是从B 运动到A ,粒子必带负电C .若粒子是从A 运动到B ,则其加速度变大D .若粒子是从B 运动到A ,则其速度减小6、如图6-1-13,一电子在某一外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由A →O →B匀速飞过,电子重力不计,则电子所受电场力的大小和方向变化情况是A .先变大后变小,方向水平向左B .先变大后变小,方向水平向右C .先变小后变大,方向水平向左D .先变小后变大,方向水平向右【学生课后练习题:】1、带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:① 在电场线上运动,A B C D图6-1-10图6-1-12②A. 一个带正电的点电荷形成B. 一个带负电的点电荷形成C. 两个分立的带等量负电的点电荷形成D. 两块平行、带等量异号电荷的无限大平板形成 2、在同一电场中的A 、B 、C 三点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷的电荷量和它所受电场力的函数图象 如图6-1-14,则此三点的场强大小E A 、E B 、E C 的关系是 ( ) A .E A >E B >E C B .E B >E A >E C C .E C >E A >E B D .E A >E C >E B3、如图6-1-15,三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电.a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是( B )A. 1FB. 2FC. 3FD. 4F4、A 、B 是某"点电荷"产生的电场中的一条电场线,若在某点释放一初速为零的电子,电子仅受电场力作用, 并沿电场线从A 运动到B ,其速度随时间变化的规律如图6-1-16.则( )A .电场力B A F F < B .电场强度B A E E =C .该点电荷可能带负电D .该点电荷一定在B 点的右侧 5、如图6-1-17, A 、B 为两个带异种电荷的质点,且AB 电量之比这1:3,在A 附近有一带电质点P ,只受 电场力作用下从静止开始沿AB 连线向右运动,则它的加速度大小 ( ) A .不断增大 B .不断减小 C .先减小后增大 D .先增大后减小6、如图6-1-18在匀强电场中,有一质量为m ,电量为q 的小球从A 点由静止释放,运动轨迹为一直线,该直 线与竖直方向的夹角为θ,那么匀强电场的场强大小具有 ( ) A .唯一值,q m g θtan B .最大值,qm g θtanC .最小值,qm g θsin D .最大值,q m g7、用两根等长的细线各悬一个小球,并挂于同一点,已知两球质量相等,当它们 带上同种电荷时,相距L 而平衡,如图6-1-19.若使它们的带电量都减少一图6-1-15图6-1-17图6-1-18图6-1-14图6-1-16A .大于L /2B .等于L /2C .小于L /2D .等于L8、两个正点电荷Q 1=Q 和Q 2=4Q 分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A 、B 两点,A 、B 两点相距L , 且A 、B 两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处,如图6-1-20. ⑴ 现将另一正点电荷置于A 、B 连线上靠近A 处静止释放,求它在AB 连线上运动过程中达到最大 速度时的位置离A 点的距离.⑵ 若把该点电荷放于绝缘管内靠近A 点处由静止释放,已知它在管内运动过程中速度为最大时的 位置在P 处.试求出图中PA 和AB 连线的夹角θ.【二、电场能的性质:】1、电势能、电势、电势差、等势面的概念⑴ 电势能:与重力势能一样,电荷在电场中也具有势能,这种势能叫电势能,规定零势点后,电荷在某点的 电势能,等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功.不同的电荷在同一点所具有的电势能不一样: p E =q ϕ.电势φ:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势.电势φ的大小与试探电荷大 小无关. 定义式:ϕ=P E qV =1J/C意义:电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能.相对性:某点的电势与零电势点的选取有关.通常取无限远或大地的电势为零.图6-1-19Q 2Q 1PA BO θ图6-1-20 图6-5-1标量性:电势只有大小,没有方向,但有正、负之分,这里正负只表示比零电势高还是低.电场线也可 判定电势高低:沿着电场线方向,电势越来越低.等势面:即电势相等的点构成的面.电场线与等势面垂直.并由电势 高 的等势面指向电势 低 的等势 面.沿等势面移动电荷,电场力不做功.电势差U :电场中两间电势之差,也叫电压.AB U =A B ϕϕ-,ABU =BA U -.2、电场力做功① 静电力做功的特点:在电场中确定的两点间移动电荷时,它的电势能的变化量是确定的,移动电荷时电场 力做的功也是确定的,和重力做功一样,与路径无关(只与这两点间电势差有关).② 电场力做功与电势能改变的关系:静电力做正功,电势能减小,电势能转化为其它形式的能量;静电力做 负功,电势能增加,其它形式的能转化为电势能.静电力做的功等于电势能的减少量: AB W =PA PB E E -=()A B q ϕϕ-=A B qU 或A B A B W U q=3、匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离........的乘积.AB U Ed = 或 A B U E d=注意: ① 上式只适用于匀强电场. ② d 是沿场方向上的距离.【典型例题解析:】一、静电力做功及电势差、电势能的计算方法: 静电力做功与路径无关,只与初末位置有关.计算方法:⑴ 用功的定义式W =FS cos θ来计算(F 为恒力,仅适用于匀强电场中).⑵ 用“静电力做的功等于电势能的减少量”来计算,即AB W =PA PB E E -=q(φA -φB )=A B qU 适用于任何电场.但A B W 、A B U 均有正负,要带符号进行运算. ⑶ 用由动能定理计算.【例1】 将一正电荷q =1×10-5C 从无穷远处移向电场中M点,电场力做功为6.0×10-5J ,若将一个等量的负电荷从电场中N 点移向无穷远处,电场力做功为7.0×10-5J ,则 ⑴ M 、N 两点的电势φm 、φn 之间关系正确的是( )A .φm <φn <0B .φn <φm <0C .φn <φm <0D .φm >φn >0⑵ NM 两点间电势差为.⑶ 正电荷在M 点的电势能为.负电荷在M 点的电势能.1、如图所示,匀强电场的方向水平向右.一个质量为m ,电荷量为+q 的小球, 以初速度v 0从a 点竖直向上射入电场中,小球通过电场中的b 点时速度为 2v 0,方向恰好水平向右.由此可以判定 ⑴ a 、b 两点间的电势差是 ( ) A.22o mv qB.23o m v qC.232o m v qD.22o m v q⑵ 从a 到b,该电荷的电势能是增加了还是减少了 ;改变了多少.⑶ 该匀强电场的电场强度E 等于 .⑷ 粒子沿场强方向前进的距离为 . 竖直上升高度为 .二、电场中电势、电势能高低的判定 1、根据场源电荷判断(取无穷远为0势点)离场源正电荷越近:电势越高(电势大于0),正检验电荷的电势能q φ越大,负检验电荷的电势能q φ越小. 离场源负电荷越近:电势越低(电势小于0),正检验电荷的电势能q φ越小,负检验电荷的电势能q φ越大. 2、根据电场线判断电势、电场力做功判断电势能顺着电场线的方向,电势一定依次降低,与放入场中的检验电荷的正、负无关.而电势能q φ则与q 有关. 电场力对(正、负)电荷做正功,该电荷的电势能一定减少,由φP E q=知当q 为正时,电势φ亦减小,当q 为负时,电势φ反而增加.【例2】如图6-2-2,固定在Q 点的正点电荷的电场中有M 、N 两点,已知MQ <NQA .若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点,则电场力对该电荷做正功,电势能减少B .若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加C .MN 两点由于没在同一条电场线上,因而无法比较其电势高低D .若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点,再从N 点沿另一路径移回到M 点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变【例3】如图6-2-3,在粗糙绝缘的水平面上固定一点电荷Q ,在M 点无初速释放一带有恒定电量的小物块, 小物块,在Q 的电场中运动到N 点静止,则从M 点运动到NA 、小物块所受电场力逐渐减小B 、小物块具有的电势能逐渐减小C 、M 点的电势一定高于N 点的电势D 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功2、a 、b 中为竖直向上的电场线上的两点,一带电粒子在a 点由静止释放,沿电场线向上运动,到b 点时恰好速度为零,下列说法正确的是 ( )ab 2v 0v 0 E图6-2-1图6-2-3图6-2-2A .带电粒子在a 、b 两点所受的电场力都是竖直向上的B .a 点的电势比b 点的电势高C .带电粒子在a 点的电势能比在b 点的电势能小D .a 点的电场强度比b 点的电场强度大三、电场线、等势面、运动轨迹的综合问题① 电场线的切线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,等势面也互不相交. ③ 电场线和等势面互相垂直.④ 电场线的方向是电势降低的方向,而且是降低最快的方向.⑤ 电场线密的地方等差等势面密,电场强度越大;等差等势面密的地方电场线也密. ⑥ 而轨迹则由力学性质来决定,即轨迹总是向合外力所指的方向弯曲. 【例4】图6-2-4中A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A 、B 、C三点的电势分别为φA =15 V ,φB =3 V ,φC =-3 V ,由此可得D 点电势φD =____ V.试画出电场线的方向?【例5】如图6-2-6,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U ab = U bc ,实线 为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,据此可知 A .P 点电势高于Q 点电势 B .带电质点在P 点具有的电势能比在Q 点具有的电势能大 C .带电质点通过P 点时的动能比通过Q 点时大 D .带电质点通过P 点时的加速度比通过Q 点时大3、如图6-2-7,在P 和Q 两处固定着等量异号的点电荷+q 和-q ,B 为其联结的中点,MN 为其中垂线,A 和C 为中垂线上的两点,E 和D 是P 、Q 连线上的两点,则( )A .A 、B 、C 三点点势相等 B .A 、B 、C 三点场强相等C .A 、B 、C 三点中B 点场强最大D .A 、B 、C 、D 、E 五点场强方向相同4、如图6-2-8,把电量为-5×10-9C 的电荷,从电场中的A 点移到B 点,其电势能___(选填“增大”、“减图6-2-7图6-2-8 图6-5- 1CADB图6-2-4图6-2-6小”或“不变”);若A 点的电势φA =15V ,B 点的电势φB =10V ,则此过程中电场力做的功为____J . 5、带电粒子M 只在电场力作用下由P 点运动到Q 点,在此过程中克服电场力做了2.6×10-4J 的功.则( ) A .M 在P 点的电势能一定小于在Q 点的电势能 B .P 点的场强小于Q 点的场强C .P 点的电势一定高于Q 点的电势D .M 在P 点的动能一定大于它在Q 点的动能【学生课后练习题:】1、某一匀强电场的电场线如图6-2-9,把一正电荷从B 点移到A 点.关于这个过程 中电场力做功的正负及A 、B)A .电场力做正功,B 点的电势高于A 点 B .电场力做正功,A 点的电势高于B 点C .电场力做负功,B 点的电势高于A 点D .电场力做负功,A 点的电势高于B 点2、如图6-2-10,实线为电场线,虚线为等势线,且AB =BC ,电场中的A 、B 、C 三点的场强分别为E A 、E B 、E C , 电势分别为A ϕ、B ϕ、C ϕ,AB 、BC 间的电势差分别为U AB 、U BC ,则下列关系中正确的有 A .A ϕ>B ϕ>C ϕ B .E C >E B >E A C .U AB <U BC D .U AB =U BC3、如图6-2-11,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中只受电场力作用的运动轨迹, a 、b 为轨迹上的两点,以下判断正确的是: ( ) A .电荷从a 到b 加速度减小 B .b 处电势能大,电势较高C .由于电场线的方向未知,故电荷所受电场力方向不知D .电荷在b 处速度比a 处小4、空气中的负离子对人的健康极为有益.人工产生负氧离子的方法最常见的是电晕放电法,如图6-2-12, 一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电,电压达5000V 左右,使空气发生电离,从而产生负氧离子 (O 3-)排出,使空气清新化,针状负极与环形正极间距为5mm ,且视为匀强电场,电场强度为E ,电场对负氧 离子的作用力为F ,则( )A 、E =103N/C ,F =1.6×10-16N B 、E =106N/C ,F =1.6×10-16N图6-2-10 图6-5- 1图6-2-12 图6-5- 1图6-2-9图6-2-13图6-2-14图6-2-11C 、E =103N/C ,F =1.6×10-13ND 、E =106N/C ,F =1.6×10-13N5、静电场中,带电粒子在电场力作用下从电势为φa 的a 点运动至电势为φb 的b 点.若带电粒子在a 、b 两点 的速率分别为v a 、v b ,不计重力,则带电粒子的比荷q /m ,为 ( )A .22a b b a ϕϕ--v vB .22b a b a ϕϕ--v v C .222()a b b a ϕϕ--v v D .222()b a b aϕϕ--v v 6、图6-2-13中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面 3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a 、b 点时的动能分别为26eV 和5eV . 当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV )A 、8eVB 、13eVC 、20eVD 、34eV7、如图6-2-14,在y 轴上关于o点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷+Q ,在x 轴上C 点有点电荷-Q 且CO =OD ,∠ADO =60A. O 点电场强度为零B. D 点电场强度为零C. 若将点电荷+q 从O 移向C ,电势能增大D. 若将点电荷-q 从O 移向C ,电势能增大8、如图6-2-15,处于同一条竖直线上的两个点电荷A 、B 带等量同种电荷,电荷量为Q ;G 、H 是它们连线的 垂直平分线.另有一个带电小球C ,质量为m 、电荷量为+q (可视为点电荷),被长为l 的绝缘轻细线悬挂于 O 点,现在把小球C 拉起到M 点,使细线水平且与A 、B 处于同一竖直面内,由静止开始释放,小球C 向下运 动到GH 线上的N 点时刚好速度为零,此时细线与竖直方向上的夹角θ=30º.试求: ⑴ 在A 、B 所形成的电场中,MN 两点间的电势差,并指出M 、N 哪一点的电势高.⑵ 若N 点与A 、B 两个点电荷所在位置正好形成一个边长为x 的正三角形,则小球运动到N 点瞬间, 轻细线对小球的拉力F T (静电力常量为k ).【三、电容器 静电现象的应用:】1、电容器:⑴ 任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器.⑵ 把电容器的两个极板分别与电池的两极相连,两个极板就会带上等量异种电荷.这一过程叫电容器的充电. 其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量;用导线把电容器的两板接通,两板上的电荷C AMO θ BNGH 图6-2-15将发生中和,电容器不再带电,这一过程叫做放电.2、电容:⑴ 电容器所带的电量Q 跟两极板间的电势差U 的比值,叫做电容器的电容,用符号C 表示. ⑵ 定义式:C =QU,若极板上的电量增加ΔQ 时板间电压增加ΔU ,则C =Q U V V .⑶ 单位:法拉,符号:F ,与其它单位的换算关系为:1F =106F m =1012pF⑷ 意义:电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量,在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加 1V 所增加的电量.3、平行板电容器:⑴ 一般说来,构成电容器的两个导体的正对面积S 越大 ,距离d 越小,这个电容器的电容 就越大;两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容.⑵ 表达式:板间为真空时:C =4skd p ,插入介质后电容变大r e 倍:C =4r s kde p ,k 为静电力常数, r e 称为相对(真空)介电常数. 说明:QC U=是电容的定义式,它在任何情况下都成立,式中C 与Q 、U 无关,而由电容器自身结构决定. 而4r s C kde p =是电容的决定式,它只适用于平行板电容器,它反映了电容与其自身结构S 、d、r e 的关系.4、静电平衡状态下的导体:⑴ 处于静电平衡下的导体,内部合场强处处为零.⑵ 处于静电平衡下的导体,表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直. ⑶ 处于静电平衡下的导体是个等势体,它的表面是个等势面. ⑷ 静电平衡时导体内部没有电荷,电荷只分布于导体的外表面.导体表面,越尖的位置,电荷密度越大,凹陷部分几乎没有电荷.5、尖端放电:导体尖端的电荷密度很大,附近电场很强,能使周围气体分子电离,与尖端电荷电性相反的离子 在电场作用下奔向尖端,与尖端电荷中和,这相当于使导体尖端失去电荷,这一现象叫尖端放电.如高压线 周围的“光晕”就是一种尖端放电现象,避雷针做成蒲公花形状,高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、 防止尖端放电.6、静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩,其空腔部分的合场强处处为零,即能把外电场遮住,使内部 不受外电场的影响,这就是静电屏蔽.如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相 连等都是静电屏蔽在生活中的应用.【典型例题解析:】一、处理平行板电容器相关量的变化分析进行讨论的依据主要有三个:⑴ 平行板电容器的电容4r s C kde p =∝r s de ,⑵ 平行板电容器内部是匀强电场E =Ud; ⑶ 电容器所带电量Q =CU 或Q C U =V g V 【例1】如图6-3-1的电路中,电容器的两极板始终和电源相连,若将两极板间 的距离增大,电路中将出现的情况是(A. 有电流流动,方向从a 顺时针流向bB. 有电流流动,方向从b 逆时针流向aC. 无电流流动D. 无法判断1、平行板电容器保持与直流电源两极连接,充电完毕后,两极板间的电压是U ,充电荷量为Q ,两极板间场强为E ,电容为C ,如果电容器充电完毕后与电源断开.将两板间距离减小,引起变化情况是A .Q 变大B .C 变大C .E 不变D .U 变小二、带电粒子在平行板电容器内部运动和平衡的分析:【例2】平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止, 如图6-3-2A. 将电容器的下极板稍稍下移;B. 将电容器的上极板稍稍下移;C. 将S 断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动;D. 将S 断开,并把电容器的上极板稍稍下移。
高一物理静电场知识点归纳一、引言静电场是高一物理学习中的重要内容之一。
了解和掌握静电场的知识点对我们正确理解电荷特性以及电场的形成与性质有着重要意义。
本文将从以下几个方面对高一物理静电场的知识点进行归纳。
二、电荷与静电场1. 电荷的基本性质电荷的基本单位是库仑(C),电荷的代数性质分为正电荷和负电荷,同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引。
2. 高斯定律高斯定律描述了电场的形成与分布规律。
在闭合曲面上,通过电场线的电通量与该闭合曲面上的总电荷量成正比,与曲面的形状无关。
三、电场强度和电势1. 电场强度电场强度描述了单位正电荷所受的力的大小和方向。
电场强度的计算公式为E = F / q,单位为牛顿/库仑(N/C)。
静电场中的电场强度只与所在点的位置和周围电荷的分布有关。
2. 电势和电势能电势用于描述电场中电荷的能量状态。
电势的计算公式为V = U / q,单位为伏特(V)。
电势能是指单位正电荷由无穷远移到该位置所具有的势能。
四、等势面与静电势分布1. 等势面等势面是指在某一电场中,位于不同位置但具有相同电势的点构成的曲面。
等势面上的电场线是相互垂直的。
2. 静电势分布静电势分布是指在电场中,电势值随着位置的变化而变化的规律。
静电势分布符合电荷所形成的电场线的分布规律。
五、电容与静电场1. 电容和电容器电容是指导体中储存电荷的能力。
电容器是一种用于储存电荷的装置,由两个导体之间的介质分隔而成。
2. 电容的计算电容的计算公式为C = Q / V,单位为法拉(F)。
电容与导体间的面积、介质的相对介电常数以及两个导体间的距离有关。
六、静电场中的能量转化1. 电场能与电势能电场能是指电场中带电粒子由于位置改变而具有的能量。
电场能的计算公式为W = qU,单位为焦耳(J)。
2. 电容器的能量转化在电容器中,电荷储存时会使电势能转化为电场能;而放电时,则会使电场能转化为电势能。
七、安全用电与静电防护1. 静电的危害和防护静电在生活和工作中可能会对人体和设备造成危害,应采取相应防护措施,如保持适当湿度、接地等。
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。
第一章静电场一、基本公式二、带电粒子在电场中的运动(1)平衡问题:静止或匀速直线运动mg=Eq(电场力与重力的平衡)(2)带电粒子在电场中的加速问题:E ∥v 0 (不计重力)(3)带电粒子在电场中的偏转问题: E ⊥v 0 (不计重力)处理方法:类平抛运动①垂直电场线的方向(水平):速度为v 0匀速直线运动②平行电场线的方向(竖直):初速度为0的匀加速直线运动在偏转电场中,在竖直方向: 粒子的加速度 2F Eq U qa m m md===设类平抛的水平距离x若能飞出电场水平距离为L ,若不能飞出电场则水平距离为x飞行的时间:tLt x t ==① (从正中央进入)能飞出电场则:y ≤d/2 ② (从边缘进入)能飞出电场则:y ≤d竖直方向:221at y = 匀加速运动 ③v 0 y U d竖直方向:分速度: at v y=④出电场时速度的偏角:0tan v v y =θ ⑤合速度:220y v v v += ⑥由①②③④⑤可得:飞 行 时间:t=L/v O 竖直分速度:02mdv qLU v y =侧向偏移量:d mv qL U y 20222= 偏向角:Lyd mv qL U 21tan 202==θ(4)带电粒子先在加速电场U 1中加速后,再进入偏转电场U 2用:2'2'L L L y y +=可求'y飞 行 时间:t=L/v O 侧向偏移量:dU L U y 1224=屏上偏移量:y'=d U L L L U 124)2('+ 偏向角:dU LU 122tan =θ【小结】(1)一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同,即:不同粒子的侧移量y ,偏向角θ都相同。
(2)飞越偏转电场的时间t 不同,此时间与加速电压U 1、粒子电量q 、质量m 有关。
附1:知识网络附1:重力场与电场的比较。
高中静电场知识点总结一、电荷、库仑定律1、电荷自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷。
用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷是负电荷。
电荷的多少叫做电荷量,简称电量,单位是库仑(C)。
电荷既不能被创造,也不能被消灭,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,在转移的过程中,电荷的总量保持不变,这就是电荷守恒定律。
2、库仑定律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。
库仑定律的表达式为:F = kQ₁Q₂/r²,其中 k 是静电力常量,k = 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 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。
定义式为:E = F/q。
电场强度是矢量,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。
2、点电荷的电场强度真空中点电荷形成的电场中,某点的电场强度大小为:E = kQ/r²,其中 Q 是场源电荷的电荷量,r 是该点到场源电荷的距离。
3、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。
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,终止于无限远或负电荷。
(2)电场线在电场中不相交。
(3)电场线不是实际存在的线,而是为了形象地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。
电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加。
电势能的大小与电荷在电场中的位置和电荷量有关。
2、电势电场中某点的电势等于电荷在该点的电势能与电荷量的比值,用φ表示。
版高中物理必修二静电场及其应用知识点总结归纳静电场及其应用是高中物理必修二中的重要内容,理解和掌握这部分知识点对于学生的物理学习和科学研究具有重要意义。
下面将对静电场及其应用的知识点进行总结归纳。
1.静电现象:物体由于分子内部的不平衡电荷而产生的电性现象,主要有充电、放电、电感应等。
其中充电包括摩擦充电、接触充电和感应充电。
2.质点带电:质点带电是指一个物体带有静电。
电量以元素e(即电子电荷)为单位,通常用e或e-表示。
3.带电体与电场:带电体产生电场,电场是由带电体周围的空间中带点电荷所产生的。
电场是一个向量,具有大小和方向。
对于点电荷来说,电场的强度与距离的平方成反比。
4.电场的力作用:点电荷受到电场力的作用,该力的大小与点电荷的电量和电场强度成正比,与两者的正负关系有关。
电场力是一个矢量,方向与电场强度方向一致。
5.超导体中的电场:在超导体内部,电荷总是位于超导体表面。
当超导体带有净电荷时,电场存在于超导体表面。
6.高分辨电子显微镜:高分辨电子显微镜利用电子束的散射和形成显微图像,在纳米尺度上对物体进行观察和研究。
7.静电感应:当一个导体靠近带电体时,它的一部分自由电子将被靠近的带电体排斥到导体的另一端,导体两端产生电荷,这种现象称为静电感应。
8.高斯定律:高斯定律是用于计算电场的一种方法。
它表明,以一个面为界的闭合曲面上,通过该面的电场通量与该闭合曲面所围体积内的电荷量成正比。
9.静电能:静电能是指由静电场所带来的能量,主要表现为带电体之间的相互作用能。
10.电势能和势差:电势能是指电荷由一个位置移动到另一个位置时,由于其所处位置的不同而具有的能量。
势能的改变量称为势差,也称为电势差。
11.电容:电容是指导体中存储电荷的能力。
电容的大小与导体的几何形状,导体之间的距离和导体的介电常数有关。
12.平行板电容器:平行板电容器是由两个平行的金属导板和之间的绝缘层组成。
其电容与导板的面积、导板之间的距离和绝缘层的介电常数有关。
静电场复习第一讲 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,即用丝绸摩擦玻璃棒,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,毛皮带正电。
电荷间存在着相互作用的引力或斥力。
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。
电荷的多少叫电荷量,简称电量。
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。
2、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。
3、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。
二、点电荷如果带电体间的距离比它们的大小大得多,带电体便可看作点电荷。
三、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=9.0×109N ·m 2/C 23、适用条件:(1)真空中;(2)点电荷。
四、电场强度1、电场:带电体周围存在的一种物质,由电荷激发产生,是电荷间相互作用的介质。
只要电荷存在,在其周围空间就存在电场。
电场具有力的性质和能的性质。
2、电场强度:(1)定义:放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。
它描述电场的力的性质。
(2)q F E =,取决于电场本身,与q、F无关,适用于一切电场;2rQ K E =,仅适用于点电荷在真空中形成的电场。
(3)方向:规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向相同。
(4)多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。
这叫做电场的叠加原理。
在电场的某一区域里,如果各点的场强的大小和方向都相同,这个区域里的电场中匀强电场。
五、电场线1、概念:为了形象地描绘电场,人为地在电场中画出的一系列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,这些曲线叫电场线。
它是人们研究电场的工具。
2、性质:(1)电场线起自正电荷(或来自无穷远),终止于电荷(或伸向无穷远);(2)电场线不相交;(3)电场线的疏密情况反映电场的强弱,电场线越密场强越强,匀强电场的电场线是距离相等的平行直线;(4)静电场中电场线不闭合(在变化的电磁场中可以闭合);(5)电场线是人为引进的,不是客观存在的;(6)电场线不是电荷运动的轨迹。
重难点突破一、库仑定律的适用条件库仑定律的适用条件是真空中的点电荷。
点电荷是一理想化模型,当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时,可以视其为点电荷而使用库仑定律,另外,两个带电的导体球,当不考虑导体一的电荷由于相互作用而重新分布的影响时(即仍看成均匀带电球),可看作点电荷,电荷之间的距离就为两球心之间的距离。
当两较大的金属球距离较近时,由于异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥,使电荷的分布发生变化,电荷间的距离不再是两球心间的距离。
二、电场、电场强度及其理解只要有电荷存在,电荷周围就存在电场。
电场是电场力赖以存在的媒介,是客观存在的一种物质。
电场作为物质的最基本的性质表现在对放入其中的电荷有力的作用,描述这一属性的物理量就是电场强度。
电场强度的定义采用比值定义法:将带电量为q的点电荷放入电场中的某点,如果点电荷受到的力(电场力)为F,那么该点的电场强度为qF E =,电场强度的单位是N/C,规定其方向与正电荷在该点的受力方向一致。
因此,电场强度的意义是描述电场强弱和方向的物理量。
qF E =是电场强度的定义式。
电场中某点的电场强度是一个预先确定的量,人们为了知道、测量这个值,在此处放入一个检验电荷q,看它受到的电场力等于多少,由此可以得也这个值q F E =,因此q仅仅起到一个“测量工具”的作用,“测量工具”不能决定被测量值的大小。
电场中某点的电场强度E,只要电场本身不变,该点的电场强度E就是一个确定的值,与检验电荷q的大小,或放不放检验电荷q无关,决不能理解为“E与F成正比,而与q成反比”。
点电荷的电场:2rQ K E =就是点电荷Q在空间距Q为r处激发的电场强度。
方向:如果Q是正电荷,在Q与该点连线上,指向背离Q的方向;如果Q是负电荷,在Q与该点的连线上,指向Q的方向。
同时要注意以下几点:(1)在距Q为r处的各点(组成一个球面)电场强度的大小相等,但方向不同,即各点场强不同。
(2)2rQ K E =是点电荷激发的电场强度计算公式,是由q F E =推导出来的,q F E =是电场强度的定义,适用于一切电场,而2rQ K E =只适用于点电荷激发的电场。
匀强电场:在电场中,如果各点的电场强度的大小都相同,这样的电场电匀强电场,匀强电场中电场线是间距相等且互相平行的直线。
dU E =是场强与电势差的关系式,只适应于匀强电场。
电场强度与电场力的区别 电场强度E 电场力F区 别 ①反映电场的力的性质; ②其大小仅由电场本身决定; ③其方向仅由电场本身决定,规定其方向与正电荷在电场中的受力方向相同。
①仅指电荷在电场中的受力;②其大小由放在电场中的电荷和电场共同决定;③正电荷受力方向与电场方向相同,负电荷受力方向与电场方向相反。
联系例1:如图所示,在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时,电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系,下列说法正确的是( )A、这电场是匀强电场;B、a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ed>Eb>Ea>Ec;C、这四点的场强大小关系是Eb>Ea>Ec>Ed;D、无法比较E值大小。
三、电场线1、 电场线与运动轨迹电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线,规定电场线上每点的切线方向沿该点场强的方向,也是正电荷在该点受力产生加速度的方向(负电荷受力方向相反)。
运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹,每项迹上每点的切线方向淡粒子在该点的速度方向。
在力学的学习中我们就已经知道,物体运动速度的方向和它的加速度的方向是两回事,不一定重合。
因此,电场线与运动轨迹不能混为一谈,不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹。
只有当电荷只受电场力,电场线是直线,且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上,运动轨迹才和电场线重合。
2、电场线的疏密与场强的关系按照电场线画法的规定,场强大处电场线密,场强小处电场线疏。
因此根据电场线的疏密就可以比较场强的大小。
例2:关于电场线的下列说法中正确的是( )A、电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同;B、沿电场线方向,电场强度越来越小;C、电场线越密的地方,同一试探电荷所受的电场力就越大;D、在电场中,顺着电场线移动电荷,电荷受到的电场力大小恒定。
例3:某静电场中电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图虚线所示由M运动到N,以下说法正确的是( )A、粒子必定带正电荷;B、粒子在M点的加速度大于它在N点加速度;C、粒子在M点的加速度小于它在N点加速度;D、粒子在M点的动能小于它在N点的动能。
四、电场的叠加1、所谓电场的叠加就是场强的合成,遵守平行四边形定则,分析合场强时应注意画好电场强度的平行四边形图示。
在同一空间,如果有几个静止电荷同时在空间产生电场,如何求解空间某点的场强的大小呢?根据电场强度的定义式qF E 和力的独立作用原理,在空间某点,多个场源电荷在该点产生的场强,是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和,这就是电场的迭加原理。
2、等量异种、等量同种点电荷的连线和中垂线上场强的变化规律。
(1)等量异种点电荷的连线之间,中点场强最小;沿中垂线从中点到无限远处,电场强度逐渐减小;等量同种点电荷的连线之间,中点场强最小,且一定等于零。
因无限远处场强为零,则沿中垂线从中点到无限远处,电场强度先增大后减小,中间某位置必有最大值。
(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中眯对称处的场强相同;等量同种电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反。
五、静电感应 静电屏蔽1、静电感应:把金属导体放在外电场E中,由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动,使导体的两个端面出现等量的异种电荷,这种现象叫静电感应。
2、静电平衡:发生静电感应的导体两端面感应出的等异种电荷形成一附加电场E’,当附加电场与外电场的合场强为零时(即E’的大小等于E的大小而方向相反),自由电子的定向移动停止,这时的导体处于静电平衡状态。
3、处于静电平衡状态的导体具有以下特点(1)导体内部的场强(E与E’的合场强)处处为零,E内=0;(2)整个导体是等势体,导体的表面是待势面;(3)导体外部电场线与导体表面垂直,表面场强不一定为零;(4)净电荷只分布在导体外表面上,且与导体表面的曲率有关。
4、静电屏蔽由于静电感应,可使金属网罩或金属壳内的场强为零。
遮挡住了外界电场对它们内部的影响这种现象叫静电屏蔽。
例4:如图所示,在水平放置的光滑金属板中点的正上方,有带正电的点电荷+Q,一表面绝缘带正电的金属小球C可视为质点,且不影响原电场,自左向右以初速V0向右运动,则在运动过程中( )A、小球先做减速后加速运动;B、小球做匀速直线运动;C、小球受到的电场力的冲量为零;D、小球受到的电场力对小球做功为零。
六、带电体的平衡1、解决带电体在电场中处于平衡状态问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的,都是依据共点力平衡条件求解,所不同的只是在受力分析列平衡方程时,一定要注意考虑电场力。
2、解决带电体在电场中平衡问题的一般步骤:(1)确定研究对象;(2)分析研究对象的受力情况,并画出受力图。
(3)据受力图和平衡条件,列出平衡方程;(4)解方程。
例5:一条长3L的丝线穿着两个相同的质量均为m的小金属环A和B,将线的两端都系于同一点O,当金属环带电后,由于两环间的静电斥力使丝线构成一等边三角形,此时两环处于同一水平线上,如果不计环与线的摩擦,两环各带多少电量?第二讲 电场能的性质一、电势、电势差1、电势差(1)电荷q在电场中由一点A移到另一点B时,电场力所做的功WAB 跟它的电荷量q的比值,叫做A、B两点间的电势差。
电场中A、B两点间的电势差在数值上等于单位正电荷从A点移动到B点过程中电场力所做的功。
即:qW U AB AB =。
(2)电势差是标量,有正负,无方向。
A、B间电势差UAB =B A ϕϕ-;B、A间电势差UBA =A B ϕϕ-。
显然U AB =-UBA 。