高中物理《静电场》知识梳理

1 静电场静电场 知识梳理知识梳理 电场基本规律 1 三种带电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电 2 电荷守恒定律 电荷既不会创生 也不会消灭 它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 在转移过程中 电荷的总量保持不变 3 元电荷 最小的带电单元 任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍 e 1 6 10 19C 密立根测得 e 的值 4 库伦定律 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 距离的平方成反比 作用力的方向在它们的连线上 表达式 k 9 0 109N m2 C2 静电力常量 2 r Qq kF 适用条件 真空中静止的点电荷 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 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 定义式 E 与 F q 无关 只由电场本身决定 q F E 3 电场强度是矢量 大小 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 单位 N C V m 1N C 1V m 4 其他的电场强度公式 点电荷的场强公式 Q 场源电荷 2 r Q kE 匀强电场场强公式 d 沿电场方向两点间距离 D U E 5 场强的叠加 遵循平行四边形法则 6 电场线 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 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大小 可以判断电势 高低 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 7 几种特殊电场的电场线 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 定义 电荷在电场中 由于电场和电荷间的相互作用 由位置决定的能量 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 特点 电势能具有相对性 相对零势能面而言 通常选大地或无穷远处为零势能面 3 电势能的变化量 Ep 与零势能面的选择无关 4 电势 定义 电荷在电场中某一点的电势能 Ep 与电荷量的比值 定义式 单位 伏 V q Ep 2 特点 电势具有相对性 相对参考点而言 但电势之差与参考点的选择无关 电势是一个标量 但是它有正负 正负只表示该点电势比参考点电势高 还是低 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正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功 5 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 根据电势能判断 正电荷 电势能大 电势高 电势能小 电势低 负电荷 电势能大 电势低 电势能小 电势高 6 电势差 定义 电场中两点间的电势之差 也叫电压 定义式 q W U 特点 电势差是标量 却有正负 只表示起点和终点的电势谁高谁低 单位 伏 V 电场中两点的电势差是确定的 与零势面的选择无关 7 电场力做功 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 表达式 WAB UABq 带正负号计算 适用于任何电场 WAB Eqd d 沿电场方向的距离 匀强电场 电场力做功与电势能的关系 WAB Ep EpA EpB 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 8 等势面 定义 电势相等的点构成的面 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 等势面与电场线垂直 3 两等势面不相交 4 等势面的密集程度表示场强的大小 疏弱密 强 静电平衡 导体内不再有电荷定向移动的稳定状态 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 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 电源的电能转化为电容器的电场能 放电过程 电容器的电场能转化为其他形式的能 2 电容 物理意义 表示电容器容纳电荷本领的物理量 定义 电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电压 U 的比值就叫做电容器的电容 定义式 U Q C 电容的决定式 平行板电容器 kd S C 4 单位 法拉 F 微法 F 皮法 pF 1F 10 6 F 10 12pF 特点 电容器的电容 C 与 Q 和 U 无关 只由电容器本身决定 3 电容器的带电量 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 则电容器的带电量不变 带电粒子在电场中的运动 平衡问题 电场力与重力的平衡问题 mg Eq 加速问