物理选修3-1静电场知识总结

1、电场一、电场基本规律1、电荷电荷守恒定律自然界中只存在止、负电荷白然界中两种电荷的总量是守恒的，使物质带电的过程，就是使电荷从i个物体转移到另i物体（如 摩擦起电和接触带电）；或者是从物体的一部分转移到另一部分（静电感应），不管何种方式，电荷既不 能创造，也不能消失，这就是电荷守恒定律（1）三种带电方式：摩擦起电-掠夺式、接触起电-均分式、感应起电-本能式（2）元电荷：最小的带电单元，口然界任何物体的带电荷量都是元电荷（e二1.6x10-%）的整数倍，电子、质子的电荷量都等于元电荷，但电性不同，前者为负，后者为正。2、库伦定律：（1）定律内容：真空屮两个静止点电荷之问的相互作川力,与它们的电荷

2、量的乘积成正比, 与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）表达式：尸=色 k=9.0x109n m7c2静电力常量r2（3）适用条件：真空中静止的点电荷。二、电场力的性质：1、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。2、电场强度e： （1）定义：电荷在电场中某点受到的电场力f与电荷的带电量q的比值，就叫做该点的 电场强度。（2）定义式：e = l e与f、q无关，只由电场木身决定。q（3）电场强度是矢量：人小：在数值上为单位电荷受到的电场力。方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与e的方向相反。（4）单位：n/c,v/m 1n/c二iv/m（5）其他的电场强度公式点电

3、荷的场强公式：e = q场源电荷©匀强电场场强公式：e =-d沿电场方向等势面间距离 d（6）场强的叠加：遵循平行四边形法则3、电场线：（1）意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的（2）电场线的特点：电场线起于正电荷（无穷远），止于（无穷远）负电荷©不封闭，不相交，不相切。沿电场线电势降低 且电势降低最快。一条电场线无法判断场强人 小，可以判断电势高低。色电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表面（3）儿种特殊电场的电场线：各点的切线方向反映场强的方向，疏密程度反映场强的大小。特点：假 想的（不存在）、不相交、不闭合，从正电荷出发，终止于负

4、电荷。eii三、电场能的性质1、电场 能的基本性质：电荷在电场中移动，电场力要对电荷做功。2、电势能ep： (1)定义：电荷在电场中，山于电场和电荷间的相互作用，山位置决定的能量。电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。(2) 定义式：epa = wa0带正负号计算(3) 特点：电势能具有相对性，相对零势能而而言，通常选人地或无穷远处为零势能而。电势能的变化量aep与零势能面的选择无关。3、电势4)： (1)定义：电荷在电场中某一点的电势能ep与电荷量的比值。(2) 定义式：单位：伏(v) 带正负号计算g(3) 特点：电势具有相对性，相对参考点而言。但电势之差与参考

5、点的选择无关。©电势是一个标量，但是它有止负，止负只表示该点电势比参考点电势高，述是低。 电势的大小由电场本身决定，与ep和q无关。©电势在数值上等于单位止电荷rti该点移动到零势点时电场力所做的功。(4) 电势高低的判断方法根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。叽 林a b(2)根据电势能判断：i正电荷：电势能大，电势髙；电势能小，电势低。负电荷：电势能大，电势低；电势能小，电势高。硏 只在电场力作川下，静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。4、电势差uab (1)定义：电场中两点间的电势之差。也叫电压。(2)定义式:uab=4)a-4)b(3)特点：电势差是

6、标蚩:，却有正负，只表示起点和终点的电势谁离谁低。 ©单位：伏(v)电场屮两点的电势差是确定的，与零势面的选择无关(4) u=ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。电势差与电场强度z间的关系。5、电场力做功乩b : (1)电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，即与初末位 置的电势差有关。(2)表达式：wab二sq带正负号计算(适用于任何电场)war二eqdd沿电场方向的距离。匀强电场(3 )电场力做功与电势能的关系 w.1u,=-aep=e-epb无条件结论结论|：电场力做止功，电势能减少 电场力做负功，电势能增加6、等势面：(1)定义：电势相等的点构成的面。(2

7、) 特点：等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷，电场力不做功。©等势而与电场线乖直两等势而不相交等势而的密集程度表示场强的大小：疏弱密强。 色画等势面时，相邻等势面间的电势差相等。(3) 判断非匀强电场线上两点i'可的电势差的人小：靠近场源(场强人)的两点间的电势差大于远离场源(场强小)相等距离两点间的电势差。 abc若 ab二bc,则 uab>ubc7、静电平衡状态：(1)定义：导体内不再有电荷定向移动的稳定状态（2）特点：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。©感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处场强大小相等，方向相反。处于静电平衡

8、状态的整个导体是个等势体，导体表面是个等势面。电荷只分布在导体的外表面，与导体表面的弯曲程度有关，越弯曲，电荷分布越多。四、电容器及其应用：1、电容器充放电过程：（电源给电容器充电） 充电过程s-a：电源的电能转化为电容粘的电场能 放电过程s-b：电容器的电场能转化为其他形式的能2、电容：（1）物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。（2）定义：电容器所带电暈q与电容器两极板间电压u的比值就叫做电容器的电容。（3）定义式：c = 2是定义式不是决定式uc = -是电容的决定式（平行板电容器） 4加d（4）单位:法拉 f,微法 pf,皮法 pf lpf=10_6pf=10',2f（5）

9、特点：电容器的电容c与q和u无关，只由电容器本身决定。电容器的带电暈q是指一个极板带电量的绝对值。电容器始终与电源相连，则电容器的电压不变。电容器充电完毕，再与电源断开，则电容器的帯电量不变。©在有关电容器问题的讨论中，经常要用到以下三个公式和的结论联合使用进行判断 c昭 c亠e = su4 兀kdd五、应用一一带电粒子在电场中的运动（平衡问题，加速问题，偏转问题）1、基本粒子不计重力，但不是不计质量，如质子（h ）,电子，a粒子（；恥），気（：h）,氛（）,带电微粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。2、平衡问题：电场力与重力的平衡问题。mg二eq3、加速问题（1）由牛顿第

10、二定律解禅，带电粒子在电场中加速运动（不计重力），只受电场力粒子的加速度为a=eq/m,若两板间距离为d,则v =（2）山动能定理解釋，mv2 -0 = /（/可见加速的末速度与两板间的距离d无关，只与两板间的电压有关，但是粒子在电场中运动的吋间不 一样，d越人，£行时间越长。4、偏转问题类平抛运动（由两极板间中点射入）在垂直电场线的方向：粒子做速度为w匀速直线运动。在平行电场线的方向：粒子做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动。 带电粒子若不计重力，则在竖直方向粒子的加速度a旦昌 m ind带电粒子做类平抛的水平距离，若能飞出电场水平距离为i,若不能飞出电场则水平距离为x带电粒子e行的时间：t=x/vo=l/vo粒子要能£出电场则：ywd/2粒子在竖直方向做匀加速运动：y = lat2粒子在竖直方向的分速度：vv =at粒子出电场的速度偏角：如0=土% rtid）©（§）d）（§）hj 得：（s彳亍时间:t=l/vo竖直分速