电场知识点总结

电场知识点总结 电场能的性质 电场知识点总结 电场能的性质 知识要点梳理知识要点梳理 知识点一知识点一 电场力做功的特点和电势能电场力做功的特点和电势能 知识梳理知识梳理 1 1 电场力做功与路径无关 电场力做功与路径无关 电荷在电场中移动时 静电力做功跟重力做功相似 只与电荷的起始位置和终止位置有关 与电荷经过的路径无关 2 2 电势能 电势能 由于移动电荷时静电力做功与路径无关 只与始末位置有关 这种与位置有关的电荷在电 场中具有的势能 叫电势能 用表示 单位是 J 3 3 电场力做功与电荷电势能变化的关系 电场力做功与电荷电势能变化的关系 电场力对电荷做正功时 电荷电势能减少 电场力对电荷做负功时 电荷电势能增加 电 势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值 根据电场力做功与电势能变化的关系可以看 出功与电势差的关系 即 4 4 电荷在某点具有的电势能 等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功 即电 电荷在某点具有的电势能 等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功 即电 势能是相对的 势能是相对的 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上的电势能规 定为零 5 5 电势能的物理意义 电势能的物理意义 是描述电荷在电场中做功本领大小的 6 6 电场力做功 且只有电场力的功与电势能的变化相对应 电场力做功 且只有电场力的功与电势能的变化相对应 每一种势能都对应一种特定的力 势能的变化只与这个特定的力的功有关 疑难导析疑难导析 1 1 电场力做功和重力做功的比较 电场力做功和重力做功的比较 重力做功 电场力做功 相同点 重力对物体做正功 物体重力势能减小 重力对物体做负功 物体重力势能增加 电场力对电荷做正功 电荷电势能减少 电场力对电荷做负功 电荷电势能增加 不同点 重力只有引力 正 负功比较容易判断 例如物体上升 重力做负功 电荷存在两种 同种电荷的斥力场 靠近 做负功 远离做正功 异种电荷的引力场 靠近做正功 远离做负功 2 2 电荷的电势能与物体的重力势能比较 电荷的电势能与物体的重力势能比较 静电场 重力场 电场中的电荷具有势能 电势能 重力场中的物体具有势能 重力势能 电场中的同一位置上不同电量电荷的电势能不同 重力场中同一位置上不同质量物体的重力势能不 同 在电场力作用下移动电荷 即电场力做正功时 电势能减少 外力反抗电场力作用移动电荷 即电场力做负功 时 电势能增加 在重力作用下移动物体 即重力做正功时 重力 势能减少 外力反抗重力作用移动物体 即重力做负功时 重力势能增加 3 3 电势能大小的比较方法 电势能大小的比较方法 1 场源电荷判断法 场源电荷为正 离场源电荷越近 正检验电荷电势能越大 负检验电荷电势能越小 场源电荷为负 离场源电荷越近 正检验电荷电势能越小 负检验电荷电势能越大 2 电场线法 正电荷顺着电场线方向移动 电势能逐渐减小 逆着电场线方向移动 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线方向移动 电势能逐渐增大 逆着电场线方向移动 电势能逐渐减小 3 做功正负判断法 无论正 负电荷在什么样的电场中 只要电场力做正功 电荷的电势能一定减小 电场力 做负功 即电荷克服电场力做功 电荷的电势能一定增加 知识点二知识点二 电势和等势面电势和等势面 知识梳理知识梳理 1 1 电势 电势 1 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 叫做这一点的电势 2 电势的定义公式是 单位是 V 3 对电势概念的理解 电势的固有性 电势是表示电场能量属性的一个物理量 电场中某点处切的大小是由电场本身的条件决 定的 与在该点处是否放着电荷 电荷的电性 电荷量均无关 这和许多用比值定义的物理 量相同 如前面学过的电场强度 电势的相对性 电势是相对的 根据公式 只有先确定了某点的电势为零以后 才能确定电场中其他点的 电势 电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关 在理论确定中 对不是无限大的带电体 产生的电场 选择无限远处为零电势 在实际处理问题中 又常取大地为零电势 对于给定 的电场 电场中的一点只能对应着一个电势 电势是标量 电势是只有大小 没有方向的物理量 在规定了零电势后 电场中各点的电势可以是正值 也可以是负值 正值表示该点电势高于零电势 负值表示该点电势低于零电势 显然 电势 的符号只表示大小 不表示方向 当规定无限远处为零电势后 正电荷产生的电场中各点的 电势均为正值 负电荷产生的电场中各点的电势均为负值 且越靠近正电荷的地方电势越高 越靠近负电荷的地方电势就越低 2 2 等势面 等势面 1 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 在同一等势面上移动电荷时 静电力 不做功 2 等势面的特点和应用 在同一等势面内任意两点间移动电荷时 电场力不做功 在空间没有电荷的地方两等势面不相交 电场线总是和等势面垂直 且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 在电场线密集的地方 等差等势面也密集 在电场线稀疏的地方 等差等势面也稀疏 等势面是虚拟的 疑难导析疑难导析 1 1 电场中电势高低的判断方法 电场中电势高低的判断方法 常用的方法有以下四种 1 据电场线的方向 电场线由高电势面指向低电势面 2 由 将和 q 带符号代入 据的正负判断 A B 两点电势的高低 当时 当时 3 据电场力做功来判断 正电荷在电场力作用下移动时 电场力做正功 电荷由高电 势处移向低电势处 正电荷克服电场力做功时 电荷由低电势处移向高电势处 对于负电荷 情况恰好相反 4 根据电势能判断 正电荷在电势高处电势能较大 负电荷在电势低处电势能较大 2 2 电势能与电势的比较 电势能与电势的比较 电势 电势能 意义 反映电场的能的性质 电荷在电场中具有的势能 决定因素 决定于产生电场的电荷以及电场中的位 置 与试探电荷无关 由放置于电场中电荷及电势共同决定 变化情况 沿电场线电势降低 电场强度方向指向 电势降低最快的方向 电场力做正功时 电荷的电势能减少 电场力做负功时 电荷的电势能增大 单位 伏 V 焦 J 电子伏特 eV 联系 3 3 等量异种点电荷和等量同种点电荷连线上和中垂线上场强及电势的变化规律 等量异种点电荷和等量同种点电荷连线上和中垂线上场强及电势的变化规律 1 如图所示 等量异种点电荷的连线上 从正电荷到负电荷电势越来越低 中垂线是 一等势线 若沿中垂线移动电荷至无穷远 电场力不做功 因此若取无穷远处电势为零 则 中垂线上各点的电势也为零 因此从中垂线上某点沿中垂线移动电荷到无穷远 电场力做功 为零 场强的大小和方向可由场强叠加原理求出 如图所示 可知中垂线上各点场强沿水平 方向 大小可由电场线的疏密看出 以两电荷间直线连线的中点为例 相对于连线上其他点 中点的场强最小 相对于中垂线上其他点 此处的场强最大 2 等量正点电荷连线的中点电势最低 中垂线上该点的电势却最高 从中点沿中垂线 向两侧 电势越来越低 连线上和中垂线上关于中点的对称点等势 等量负点电荷的电势分 布是 连线上中点电势最高 中垂线上该点的电势却最低 从中点沿中垂线向两侧电势越来 越高 连线上和中垂线上关于中点的对称点等势 两等量同种电荷的中点合场强为零 无穷 远处也为零 则从中点沿中垂线向两侧 场强一定先增大后减小 知识点三知识点三 电势差 电势差与电场强度的关系电势差 电势差与电场强度的关系 知识梳理知识梳理 1 1 电势差 电势差 电场中两点间电势的差值叫做电势差 选择不同的位置作为电势零点 电场中某点的电势 会改变 但电场中两点间电势差不会改变 电场中两点电势差不具备相对性 是绝对的 2 2 电势差表达式 电势差表达式 A B 间电势差 B A 间电势差 显然 3 3 静电力做功与电势差的关系 静电力做功与电势差的关系 或 4 4 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 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 即 5 5 电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势 电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势 电场强度与电势差的关系式也可写做 它的意义是 匀强电场中电场强度的大小 等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向上距离的比值 或者说 电场强度在数值上等于 沿电场方向每单位距离上降低的电势 6 6 电场强度 电势 电势差 电势能的联系 电场强度 电势 电势差 电势能的联系 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 描述电场的做功的本领 描述电荷在电场中的 能量 电荷做功的本 领 定义 为电荷的 电势能 矢标 性 矢量 方向为正电 荷的受力方向 标量 但有正负 正负 只表示大小 标量 有 正负 正负只 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 场强由电场本身决 定与试探电荷无关 电势由电场本身决定 与试探电荷无关 其大 小与参考点的选取有关 有相对性 由电场本身的两点间差异 决定 与试探电荷无关 与参考点选取无关 由电荷量和该点电势 二者决定 与参考点 选取有关 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 零场强区域两点间电势差 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 d 为 A B 间沿场强方向上的距离 电势沿着场强方向降低最快 疑难导析疑难导析 1 1 电场强度公式比较 电场强度公式比较 定义式 决定式 关系式 表达式 适用条件 任何电场 真空点电荷电场 匀强电场 说明 检验电荷所受的力与其 电量的比值 场源电荷电量 r 研究点到距离 电场中两点电势差 d 两点沿电场线方向的距 离 附注 检验电荷 带电量很小的电荷 放入电场中 不影响原电场的分布 2 2 公式 公式 U EdU Ed 的适用条件的适用条件 公式或的适用条件 1 利用公式进行定量计算时 公式只适用于匀强电场 2 公式中 d 的含义是沿电场线方向上两点的距离 如图所示 3 对非匀强电场 可用此公式进行定性分析 各相