静电场知识点

元电荷点电荷1．元电荷：是自然界中带电量最小的电荷，任何带电体的电量都是元电荷的整数倍，元电荷是质子或电子所带的电量，即e=1.60x10C-192．点电荷：带一定电荷量，忽略带电体的大小和形状的一种理想化模型电荷守恒定律：（1） 起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电（2） 带电实质：物体带电的实质是得失电子（3） 内容：电荷既不能创生，也不能消灭，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。这个结论叫做电荷守恒定律。注意：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分。比荷比荷：带电体的电荷量与其质量的比值，叫做比荷（q/m）电子的比荷：元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，e=1.60x10C。电子-19的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷。它也是一个重要的物理量。电子的质量me=9.1x103ikg,所以电子的比荷为e/m=1.76x10iiC/kgo库仑定律内容：在真空中两个静止的点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。表达式：F=k，式中k表示静电力常量，k=9.0X10N・m2/C2。3•适用条件：真空中的静止点电荷。（1） 当带电体间的距离远大于它们本身的尺寸时，可把带电体看做点电荷。但不能根据公式错误地推论：当r—0时，F—8。其实在这样的条件下，两个带电体已经不能再看做点电荷了。（2） 对于两个均匀带电绝缘球体，可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。（3） 对两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布。电场（1） 定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。（2） 基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用。电场强度意义：是描述电场的强弱和方向（即力的性质）的物理量。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。定义式：E=，单位：牛/库（N/C）或伏/米（V/m）。矢量性：规定正电荷所受电场力的方向为该点的场强方向。真空中点电荷产生的电场中，场强的决定式：E=匀强电场中，场强E与电势差U的关系式：E=

电场线1．定义：为了形象描述电场中各点电场强度的强弱及方向，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场强方向一致，曲线的疏密程度表示电场的强弱。2．特点：（1）电场线始于正电荷（或无穷远），终于负电荷（或无穷远）；（2）电场线互不相交；（3）电场线和等势面在相交处互相垂直；（4）沿着电场线的方向电势降低；（5）电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。3．几种典型的电场线图1注意：电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定。4。等量同种电荷和等量异种电荷的电场（1）等量同种电荷的电场如图2甲所示两点电荷连线中点o处的场强为零，此处无电场线。两点电荷连线中点o附近电场线非常稀疏，但场强不为零。从两点电荷连线中点O沿中垂面（线）到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小。两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和中垂线平行。关于O点对称的两点A与A'、B与B的场强等大、反向。

（2）等量异种电荷的电场如图2乙所示。两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大。两点电荷连线的中垂面（线）上，电场线的方向均相同，即场强方向相同，且与中垂面（线）垂直。关于O点对称的两点A与A'、B与B的场强等大同向。点电荷的场强1。 大小：如果以Q为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小相等。Q为场源电荷电量。F=kQqr2E=FqE=kQr22。 方向：若Q是正电荷，Q和该点的连线指向该点；若Q是负电荷，Q和该点的连线值向Q。3。 使用范围：仅使用于真空中点电荷产生的电场。【知识点的应用与拓展】半径为R的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度：E=kQr2,r>R,Q是整个球体所带的电荷量。【知识点的认识】匀强电场1。 定义；场强大小和方向处处相同的电场；2。 电场线分布：一组平行且等间隔的平行线；3。 实例：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带等量的正负电荷，它们之间除边缘附近外均是匀强电场。知识点的认识】电场的叠加1。电场强度的三个公式及其叠加原理1）三个公式的比较表达式比较E=FqE=kQr2E=Ud公式意义电场强度定义式真空中点电荷的电场强度匀强电场中E与U关系决定式式适用条件一切电场①真空②点电荷匀强电场比较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是场中两点间沿场强方向的距离相同点矢量，单位：1N/C=1V/m2）电场强度的叠加原理多个电荷在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，这种关系叫电场强度的叠加。电场强度的叠加遵循平行四边形定则。在求解电场强度问题时，应分清所叙述的场强是合场强还是分场强，若求分场强，要注意选择适当的公式进行计算；若求合场强时，应先求出分场强，然后再根据平行四边形定则求解。【知识点的认识】电势1。 定义：检验电荷在电场中某点A具有的电势能EPA与它所带的电荷量q成正比，其比值定义为电场中A点的电势，用QA表示，则表达式为：QA=EPAq。单位：伏，符号是V。2。 物理意义：是描述电场能性质的物理量，只与电场本身有关，与检验电荷的情况（带电种类、带电多少以及受力大小）无关，在数值上等于单位正电荷在场点具有的电势能。3。 特点：相对性：与所选取的零点位置有关，电势零点的选取与电势能零点的选取是一致的；标量性：电势是标量，没有方向，但有正负之分，正负的物理含义是若e>0,则电势比参考位置高，若e<o,则电势比参考位置低。（4）电势高低的判断：顺着电场线，电势降低；逆着电场线，电势升高。理解与注意：公式e=EPq是定义式，不能据此认为e与EP成正比，与q成反比。实际上，e与EP、q无关，它是由源电荷的情况和场点的位置决定的。而把e=EPq变形得到的式子EPA=qeA却是关系式，它说明电荷在电场中具有的电势能由电荷的带电情况和所在场点的电势共同决定。5。电场强度、电势、电势差、电势能的比较电场强度、电势、电势差、电势能都是用来描述电场性质的物理量，它们之间有密切的联系，但也有很大的差别，现列表进行比较。电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场做功的本领描述电荷在电场中的能量，电荷做功的本领

定义E=Fq若B点电势为0,则RA=UAB=RA-0UAB=WABqEP=q»矢标性矢量：方向为正电荷的受力方向标量：有正负，正负只表示大小标量：有正负，正负只是比较电势的高低正电荷在正电势位置有正电势能，简化为：正正得正，负正得负，负负得正决定因素由电场本身决定，与试探电何无关由电场本身决定，大小与参考点的选取有关，具有相对性由电场本身的两点间差异决定，与参考点的选取无关由电荷量和该点电势二者决定，与参考点的选取有关相互关系场强为零的地方电势不一定为零电势为零的地方场强不一定为零零场强区域两点电势差一定为零，电势差为零的区域场强不一定为零场强为零，电势能不一定为零，电势为零，电势能一定为零联系匀强电场中U=Ed（d为A、B间沿场强方向上的距离）；电势沿场强方向降低最快;UAB=RA-RB；UAB=WABq；WAB=EPA-EPB。电势、电势差、电势能、电场力的功、电荷量等物理量均为标量，它们的正负意义不全相同，要注意比较区别，而矢量的正负一定表示方向。【知识点的认识】电势能1。静电力做功的特点：静电力做功与路径无关，或者说：电荷在电场中沿一闭合路径移动，静电力做功为零。2。电势能概念：电荷在电场中具有势能，叫电势能。电荷在某点的电势能，等于把电荷从该点移动到零势能位置时，静电力做的功，用EP表示。3。 静电力做功与电势能变化的关系：①静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。②关系式：WAB=EPA-EPB。4。 单位:J（宏观能量）和eV（微观能量），它们间的换算关系为:1eV=1.6x10-19J。（5）特点：系统性：由电荷和所在电场共有；相对性：与所选取的零点位置有关，通常取大地或无穷远处为电势能的零点位置；标量性：只有大小，没有方向，其正负的物理含义是：若EP>0,则电势能比在参考位置时大，若EPV0,贝y电势能比在参考位置时小。理解与注意：学习电势能时，可以通过与重力势能类比来理解相关概念，上面列举的各项概念几乎是所有势能都有的，只是具体环境不同而已。【知识点的认识】等势面1。定义：电场中电势相等的点组成的面（平面或曲面）叫做等势面。2。特点：①等势面与电场线一定处处正交；在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功；电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；任意两个电势不相同的等势面既不会相交，也不会相切；等差等势面越密的地方电场线越密。【知识点的认识】电势差1。 概念：QA-QB叫A点相对于B点的电势差，用UAB表示，即：UAB=^A-^BO|^A-^B|叫A点和B点间的电势差，又叫电压，用U表示。2。 运算关系：UAB=-UBA，UAC=UAB+UBC。3。 特点：电势差的值是绝对的，与电势零点的选取无关；电势差是标量，没有方向，正负的物理含义是若UAB>0,则A点电势比B点电势高，若UABVO,则A点电势比B点电势低。4。 电场力做功与电势差的关系：WAB=qUAB,如果只要考虑数值，则可简记为W=qU。知识点的认识】电势差与电场强度的关系式一、 电势差与电场强度的关系式1。 关系式：U=Ed或者E=Ud。2。 适用条件：只有在匀强电场中才有这个关系。3。 注意：式中d是指沿电场方向两点间的距离。4。 方向关系：场强的方向就是电势降低最快的方向。由于电场线跟等势面垂直，只有沿电场线方向，单位长度上的电势差才最大，也就是说电势降落最快的方向为电场强度的方向。但电势降落的方向不一定是电场强度方向。二、 对公式U=Ed的理解1。 从变形公式E=Ud可以看出，电场强度越大，说明沿电场线方向电势差越大，表明电势降落的越快，因此电场强度除了能描述电场的力的性质外还有另一个物理意义，那就是：电场强度是描述电场中电势降落快慢的物理量，也同时说明，沿电场线方向电势降落最快。2。 公式中的d可理解为匀强电场中两点所在等势面之间的距离。3。 对于非匀强电场，用公式E=Ud可以定性分析某些问题。例如等差等势面E越大处，d越小。因此可以断定ABC现在举例来说明公式E=Ud在非匀强电场中的应用。如图所示，A、B、C是同一电场线上的三点，且ABBC，由电场线的疏密程度可以看出EAVEBVEC，所以AB间的平均场强比BC间的小，即EABVEBC,又因为UAB=ABEAB，UBC=BCEBC,所以UABVUBC。三、电场强度与电势差的比较物理量电势差U电场强度E定义电场中任意两点的电势之差，UAB=RA-RB电荷在电场中两点间移动时，静电力所做的功跟电荷量的比值放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值定义式U=WqE=Fq意义描述了电场的能的性质描述了电场的力的性质大小数值上等于单位正电荷从一点移到另一点数值上等于单位电荷受到的力时，静电力所做的功方向标量，无方向规定为正电荷在该点所受静电力的方向联系在匀强电场中有U=Ed命题方向】【知识点的认识】匀强电场中电势差与电场强度的关系：1。 关系式：U=Ed或者E=Ud。后者的物理意义：匀强电场中场强在数值上等于沿电场方向通过单位距离的电势差（电势降落）。2。 适用条件：只有在匀强电场中才有这个关系。3。 注意：式中d是指沿电场方向两点间的距离。【知识点的认识】一、静电平衡状态下导体的电场1。 静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象。2。 静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。3。 静电平衡状态下导体的特点：（1） 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。（2） 处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。（3） 表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直。4。 导体上电荷的分布：（1） 处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上。（2） 在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷。注意：人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端。【知识点的认识】一、起电方法的实验探究1。 摩擦起电：相互摩擦的物体带上等量的异种电荷的现象（1） 电荷的种类：正电荷与负电荷（2） 电荷的性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引特点：等量的异种电荷实质：电子的得失2。 接触起电：相互接触的物体带上电荷的现象特点：两个相同金属球相接触，金属球平分剩余总电量；不同金属球则按比例分配实质：电荷的转移3。感应起电：导体在电场的作用下电荷重新分布的现象特点：近、远端带上等量的异种电荷实质：电荷的重新分布二、原子结构与电荷守恒定律。1。原子结构：原子核质子：带正电（q=+1.6x10-19C）中子：不带电核外电子：电子带负电（e=-1.6x10-19C）2。 基本电荷（元电荷）：自然界中的最小带电单元，e=1.6x10-19C。3。电量（q）:电荷的多少叫电荷量。简称电量。单位：库仑（C）。注意：一切带电体所带电量都是元电荷的整数倍。4。 电荷守恒定律：电荷既不能被创造也不能被消灭，它们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，电荷的代数和不变。三、静电的防止和应用1、 防止：油罐车的铁链、避雷针、地线等2、 应用：复印机、静电喷涂、静电除尘等。【知识点的认识】一、 静电屏蔽1。 定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。2。 应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。注意：绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零。即不能起到屏蔽外电场的作用。二、 静电屏蔽的本质1。导体内部不受外部电场的影响的情况（1） 现象：由于静电感应，验电器箔片张开。如图1甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图1乙，即外部电场影响不到导体内部。（2） 本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。2。接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况1）现象：如图2甲导体壳没有接地时，处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。导体壳接地后，如图2乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。（2）本质：仍然是静电感应，使导体内表面感应电荷与壳内电荷在导体壳表面以外空间叠加结果为零。注意：处于静电平衡的导体，内部场强为零，但电势不一定为零。【知识点的认识】电容器1。组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。2。带电量：一个极板所带电量的绝对值。3。电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。【知识点的认识】1。常用电容器从构造上看主要分为两种，可以分为固定电容器和可变电容器。固定电容器：电容固定不变，如聚苯乙烯电容器、电解电容器。可变电容器：主要由两组铝片组成，电容可变。2。聚苯乙烯电容器的构造以聚苯乙烯膜为电介质，把两层铝箔隔开，卷起来，就制成了聚苯乙烯电容器。改变铝箔的面积和薄膜的厚度可以制成不同电容的聚苯乙烯电容器。3。电解电容器的构造电解电容器是用铝板做一个极板，用铝箔上很薄的一层氧化膜做电介质，用浸过电解液的纸做另一个电极板（要靠另一铝箔与外部引线连）制成的。由于氧化膜很薄，所以电容很大。4。可变电容器可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片，可以转动的一组铝片叫做动片转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容随着改变。【知识点的认识】电容1。 定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。2。 定义式：C=QU。3。 物理意义：表示电容器储存电荷的本领大小的物理量。4。 单位：法拉（F） 1F=106|iF=1012pF。5。 说明：电容是反映了电容器储存电荷能力的物理量，其数值由电容器的构造决定，而与电容器带不带电或带多少电无关。就像水容器一样，它的容量大小与水的深度无关。电容决定式：C=sS4nkd。其中，s是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。而常见的平行板电容器，电容为C=sSd。（£为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。）【知识点的认识】1。 平行板电容器：在两个平行板金属板之间夹上一层绝缘介质，就组成一个最简单的电容器，这种电容器叫做平行板电容器。2。 平行板电容器的电容电容器的电容是一个与Q、U无关的物理量，它的大小是由电容器本身结构决定的。一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小、形状和相对位置以及它们的电介质决定的。理论和实验都证明：平行板电容器的电容C跟介电常量sr成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即：C=srS4nkd其中，sr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。【知识点的应用与拓展】1。介电常数与相对介电常数介电常数£由介质的性质决定；真空中的介电常数:£0=8.86x10-12F/m；某种介质的介电常数£与£0之比，叫做该介质的相对介电常数，用£r表示。即£r=££0或£=£r£0。【知识点的认识】一、研究影响平行板电容器电容的因素1。 静电计:静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差，把它的金属球跟一个导体相连接，它的金属外壳跟另一个导体连接(或者同时接地)，从指针的偏转角就可以测出两个导体间的电势差。2。 实物连图3。 实验归纳增大两极板间的距离d,发现电势差U增大，结论：d增大，电容器的电容C减小；减小两极板的正对面积S,发现电势差U增大，结论：S减小，电容器的电容C减小；在两极板间插入电介质，发现电势差U减小，结论：插入电介质，电容器的电容C增大。4。 结论实验证明了电容C与d，S，sr有关，理论可证明平行板电容器的电容C与电介质的相对介电常数sr成正比；与两极板间的正对面积S成正比；与极板间的距离d成反比。5。 公式：C=£rS4nkd，k为静电力常量。【解题思路点拨】1。运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路。(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。(2)用决定式C=£rS4nkd分析平行板电容器电容的变化。(3)用定义式C=QU分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。用E=Ud分析电容器极板间场强的变化。【知识点的认识】一。静电计静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差，它把金属球跟一个导体相连接，把它的金属外壳跟另一个导体连接(或者同时接地)，从指针的偏转角就可以测出两个导体间的电势差。二。实验电路图三。实验过程研究电容C与极板间距d的关系。研究电容C与极板间距S的关系。研究电容C与极板间距E的关系。四。实验归纳1、 增大两极板间的距离d,发现电势差U增大，结论：d增大，电容器的电容C减小。2、 减小两极板的正对面积S,发现电势差U增大，结论：S减小，电容器的电容C减小。3、 在两极板间插入电介质，发现电势差U减小，结论：插入电介质，电容器的电容C增大。五、结论实验证明了电容C与d，S，£有关，理论可证明平行板电容器的电容C与电介质的介电常数£成正比；与两极板间的正对面积S成正比；与极板间的距离d成反比。公式：C=£S4nkd知识点的认识】、带电粒子在电场中的运动1。带电粒子在电场中的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，带电粒子将做加(减)速运动。有两种分析方法：用动力学观点分析：a=qEm，E=Ud，v2-v02=2ad。用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化。qU=12mv2-12mv02。2。带电粒子在匀强电场中的偏转研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。处理方法：类似于平抛运动，应用运动分解的方法。沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间t=LV0。沿电场方向，做匀加速直线运动。加速度：a=F_mqEm匹md离开电场时的偏移量：y=12at2=Uql22mdv02离开电场时的偏转角：tan0=vyv0Uqlmdv02【命题方向】题型一：带电粒子在匀强电场中平衡和运动的分析例1：——夕如图所示，两板间距为d的平行板电容器与一电源连接，开关S闭合，电容器两板间的一质量为m,带电荷量为q的微粒静止不动，下列说法中正确的是（）A。