电场 电路（期末知识）-高二物理上学期粤教版

专题01电场电路

课标透视

考点要求课标要求

1通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的

知识分析静电现象。

2知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会

探究库仑定律过程中的科学思想和方法。

3知道电场是一种物质。了解电场强度，体会用物理量之比定

电场义新物理量的方法。会用电场线描述电场。

4了解生产生活中关于静电的利用与防护。

5知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势

差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。能分析

带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。

6观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、

放电现象。能举例说明电容器的应用

1观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作

用。会使用多用电表。

2通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截

面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。

3了解串、并联电路电阻的特点。

电路

4理解闭合电路欧姆定律。会测量电源的电动势和内阻。

5理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活

中的电热现象。

6能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约

用电的知识应用于生活实际。

命题解读

静电场及电路是必考内容。主要包括以电场强度、电场线、电势能、电势、带电粒子的运动、电容、

闭合电路欧姆定律、电功和电功率、电学实验等基础知识。因此在备考中，应熟记相关知识，熟悉电场和

电路知识的应用。本专题中相关考点考查的频率都比较高。

本专•题考查题型有：选择题、实验题和解答题等。

技巧总结

闭合电路问题的求解方法

⑴分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压,

电流表测量哪个用电器的电流。

⑵求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也

可以利用各支路的电流之和来求。

判断电势能大小的方法

⑴做功判定法：无论是哪种电荷，只要是静电力做了正功，电荷的电势能一定是减少的；只

要是静电力做了负功(克服静电力做功)，电荷的电势能一定是增加的。

⑵电场线判定法：正电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定减少，逆着电场线的方向移动,

电势能一定增加；负电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定增加，逆着电场线的方向移动,

电势能一定减少。

⑶电性判定法：同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；异种电荷相距越

近，电势能越小，相距越远，电势能越大。

(4)电势判断法：Ep=q(p,正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小。

求解电场强度的基本方法

⑴利用定义式£=£求解。

(1

⑵利用点电荷电场强度的决定式£=A冬求解。中学阶段大多数情况下只讨论点电荷在真空

中的电场分布情况，故通常直接用点电荷电场强度的决定式£=北冬求解。

库仑力作用下的平衡问题

1.静电力的叠加

⑴两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用

力的矢量和。这个结论通常叫作静电力叠加原理。

⑵静电力的合成与分解满足平行四边形定则，如图所示。

2.库仑力作用下的平衡问题

⑴库仑力具有力的一切性质，可以与其他力合成、分解，两点电荷间的库仑力是一对作用力

和反作用力，遵从牛顿第三定律。

⑵共点力的平衡条件：物体所受外力的合力为零，即/合=0或

回=0

⑶处理平衡问题常用的数学知识和方法有直角三角形、相似三角形和正交分解法。

⑷选取研究对象时，要注意整体法和隔离法的灵活运用。

3.库仑力作用下的非平衡问题

分析库仑力作用下的带电体的非平衡问题，其方法与分析力学问题的方法相同，首先分析带

电体受到的所有作用力，再依据牛顿第二定律产今=侬进行求解。对相互作用的系统，要注意

灵活使用整体法与隔离法，并首先选用守恒的观点从能量的角度分析。

利用公式1；,钻=%计算电势差的两种方法

q

方法一：各物理量均带正、负号运算，但代表的意义不同。W"的正、负号表示正、负功；q

的正、负号表示电性；Uo的正、负号反映如、他的高低。计算时W与U的角标要对应，即

^VAB=Q1^AB9WBA=QIJBAC

方法二：绝对值代入法。W.、外U"均代入绝对值，然后再结合题意判断电势的高低。

知识清单

电荷

1.物体带电

物体具有吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。

2.两种电荷

⑴自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。

⑵电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。

提醒：两个物体带异种电荷相互吸引，但相互吸引的物体不一定是带异种电荷，因为带电体

还具有吸引轻小物体的特性。

3.电荷量及其单位

⑴定义：电荷的多少叫作电荷量，常用符号0或。表示。

⑵单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称库，用C表示。

⑶正负：电荷有正负之分，正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。

4.物质的微观结构

质子：带正电

原子核

(1)原子结构：原子中子：不带电

核外电子：带负电

⑵自由电子：金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电

子叫作自由电子。

静电感应

1.静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便

会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷

的现象。

2.感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。

3.三种起电方式的比较

项目摩擦起电感应起电接触起电

产生条

两个不同的绝缘体摩擦带电体靠近导体带电体接触导体

件

导体两端出现等量异

导体带上与带电体电性

现象两物体带上等量异种电荷种电荷，且电性与原带

相同的电荷

电体“近异远同”

导体中的自由电荷受

不同物质的原子核对核外电子电荷间的相互作用使得

微观解到带电体对它的排斥

的束缚能力不同，而发生电子得自由电荷在带电体和导

释（或者吸引），而移向导

失体上转移，且重新分布

体的远端（或者近端）

实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移

说明无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移

4.感应i昆电的判断方法

⑴当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷,

如图甲所示。

⑵当带电体靠近接地的导体时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体,

带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示。

甲丙乙

电荷守恒定律元电荷

1.电荷守恒定律

⑴定义：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。

⑵另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。

2,元电荷

⑴定义：实验发现的最小电荷量就是电工所带的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用

符号e表示。

⑵所有带电体的电荷量都是e的整数倍,电荷量是不能连续变化的物理量。

⑶元电荷的大小：e=1.602176634X1019C,在计算中通常取e=L60X10-C。

⑷电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量砥之笆。其值£=1.76X10"C/kg。

3.对元电荷的理解

⑴元电荷e又称“基本电荷量”，是自然界存在的最小电荷量，最早是由美国物理学家密立

根用实验测得的。元电荷作为电荷量的单位，是物理学的基本常量之一，e=1.60X10-19Co

⑵元电荷只是一个电荷量的单位，不是实物粒子，无正负之分。不能说电子或质子是元电荷。

4.对电荷守恒定律的理解

(1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移)，也适用于微观过程(核反应和粒子的转

化过程)。

⑵起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移。摩擦起电和接触起电是电荷“从一个

物体转移到另一个物体”，感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分“。

⑶电荷的总量是指电荷的代数和。

(4)电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。

5.接触起电的电荷量分配原则

⑴导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。完全相同的导体接触时，电荷量

平均分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量一般不能平均分配。无论哪种情况，接触前

后电荷总量不变。

⑵完全相同的两个金属球接触起电时电荷量的分配情况：

①完全相同的两个带同种电荷的金属球，电荷量分别为Q和Q,接触后两球的电荷量相等，

即2=%纹

②完全相同的两个带异种电荷的金属球，电荷量分别为Q和一Q,接触后两球的电荷量相等,

即。，尸12=空。

6.验电器的常见的两种使用方法

⑴带电体接触验电器：当带电体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器

的金属球上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开，如图甲所示。

⑵带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器上面的金属球时，带电体会使验电器上面的金属

球感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷（感应起电），两箔片在斥力作用下张开,

如图乙所示。

甲乙

库仑定律

1.库仑定律

⑴内容：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。

⑵公式：Q烂竽，其中攵=9.0X109N・in2/c2,叫作静电力常量。

⑶适用条件：①在真空中;

②静止点电荷。

2.点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷

分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点

电荷。

3.库仑定律

⑴大小计算。

利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入4、6的绝对值即可。

⑵方向判断。

在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

4.库仑定律与万有引力定律的比较

⑴库仑定律和万有引力定律都遵从与距离的二次方成反比规律。

⑵两个定律列表比较如下。

项目万有引力定律库仑定律

p_Gia1m2尸k.qz

公式尸Mr2

产生只要有质量，就有引力，因此称为万有引存在于电荷间，两带电体的库仑力由电荷

原因力，两物体间的万有引力总是引力的性质决定，既有引力，也有斥力

相互

吸引力与它们质量的乘积成正比库仑力与它们电荷量的乘积成正比

作用

遵从牛顿第三定律

相似与距离的平方成反比

都有一个常量

⑶对于微观的带电粒子，例如电子和质子的静电引力E是它们之间万有引力内的2.3X1039

倍，在研究带电微粒间的相互作用时，可以忽略万有引力。

电场

1.试探电荷：为研究源电荷电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。

2.场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷。

3.电场强度

⑴定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力?跟它的电荷量q的比值。

(2)定义式：

Q

⑶单位：牛每库(N/C)。

⑷方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方

向相同，与负电荷在该点所受的静电力方向相反。

⑸物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。

4.点电荷的电场

⑴公式：E=k%

⑵方向：若0为正电荷，电场强度方向沿半径向外；若。为负电荷，电场强度方向沿半径向

内。

在计算式4局中，L0时，电场强度£不可以认为无穷大。因为「0时，电荷量为0的物

rL

体就不能看成点电荷了。

6.电场强度的叠加

⑴电场中某点的电场强度等于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

作电场强度的叠加。

例如，图中尸点的电场强度，等于点电荷+Qi在该点产生的电场强度£与点电荷-(22在该点

产生的电场强度反的矢量和。

⑵如图所示，一个半径为目的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球

心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即£=女与，式中的r是球心到该点的距

离而，。为整个球体所带的电荷量。

|E二W

--------------r-----------------

球形带电体与点电荷的等效

7.£=£与£=局的比较

q产

「

公式E=一FE=k^

q

本质区别定义式决定式

适用范围一切电场真空中静止点电荷的电场

Q表示引入电场的（试探、检Q表示产生电场的点电荷（场源电荷）的电荷

0或q的意义

验）电荷的电荷量量

£用夕与q的比值来表示，但人

关系£不仅用。、r来表示，且£=0,Ex事

的大小与尺q的大小无关

8.电场强度的叠加

⑴有几个场源电荷，就产生几个电场，各场源点电荷在某处产生的电场强度均可用人阍来

rL

求得。

⑵电场强度是矢量，故当某处同时存在几个电场时，该处的电场强度可以用平行四边形定则

求得。

电场线匀强电场

1.电场线的特点

⑴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，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。

2.匀强电场

⑴定义：电场强度的大小相等、方向相同的电场。

⑵电场线特点：匀强电场的电场线可以用间隔相等的平行线来表示。

⑶实例：两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘

外，可以看作匀强电场。

3.几种常见电场线的画法

电场电场线图样简要描述

“光芒四射”，发散状

正点电荷

4以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等、方向不同

“众矢之的“，会聚状

负点电荷

以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等,方向不同

“势不两立”，相斥状

(1)两点电荷连线之间的电场强度先变小后变大，中点。电

等量同种点场强度为零

电荷⑵两点电荷连线中点0沿中垂线到无限远，电场强度先变

大后变小

⑶连线或中垂线上关于。点对称的两点电场强度等大反向

“手牵手，心连心，，，相吸状

(D两点电荷连线之间的电场强度先变小后变大，中点。电

1//■、■1场强度最小

等量异种点

⑵从两点电荷连线中点沿中垂线到无限远，电场强度逐

电荷o

渐减弱

(3)连线或中垂线上关于。点对称的两点电场强度相同(等

大、同向)

4.匀强电场的性质

(1)因匀强电场中各点的电场强度大小相等、方向相同，故匀强电场的电场线可以用间隔相等

的平行线来表示。

⑵带电粒子在匀强电场中受到恒定的静电力作用。

⑶相距很近且带有等量异种电荷的一对平行金属板间的电场，除边缘部分外，内部可以看作

匀强电场，如图所示。

静电平衡

1.对静电平衡的三点理解

(D静电平衡是自由电子发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电子不再发生定向移动。

⑵导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外电场片与导体两端的感应电荷产生的附

加电场夕的合电场强度为零，即？=一瓦

⑶处于静电平衡的导体，表面处的电场强度不为零，表面处的电场强度方向跟导体表面垂直。

2.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点

⑴净剩电荷只分布在导体外表面，内部没有净剩电荷。

⑵感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示。

⑶净剩电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。

静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集。

4.感应电荷电场强度的求解思路

⑴先求解外电场在该处电场强度的大小和方向。

⑵再利用导体内部合电场强度处处为零和电场的叠加原理，求解感应电荷在该处的电场强

度，此电场强度与外电场的电场强度大小相等，方向相反。

5.电离：导体尖端的电荷密度越大，附近的电场强度越大，空气中的带电粒子剧烈运动，并

与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象。

6.尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离出带电粒子，那些所带电荷与导体尖端的

电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去

电荷的现象。

7.尖端放电的应用与防止

⑴应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

⑵防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。

8.静电屏蔽的实质

静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,

好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量

和为零。

9.静电屏蔽的两种情况

项目导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部

孰

图示

因场源电荷产生的电场与导体球壳表

当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地

实现面上感应电荷在空腔内产生的电场的

将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场

过程合电场强度为零,达到静电平衡状态，

的作用

起到屏蔽外电场的作用

最终

导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响

结论

静电屏蔽是激发电场与感应电场叠加的结果，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不

本质

能是绝缘体

10.静电是如何产生的

两种不同的物体相互摩擦可以起电,甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能

导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体(如化纤、毛织物等物体)上就不会流失而形

成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响。

11.静电的应用和防止

⑴静电的应用。

利用静电的性质应用举例

利用静电能吸引较小物体静电复印、静电喷漆、静电喷雾、激光打印、静电除尘

利用高压产生的电场静电保鲜、静电灭菌、农作物种子处理

利用放电产生物臭氧防止紫外线、氮合成氨

(2)静电的防止。

防止静电危害的基本办法是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。

防止静电的途径主要有：

①避免产生静电，例如，在可能情况下选用不易产生静电的材料。

②避免静电的积累，产生的静电要设法导走，例如，增加空气湿度、接地等。

电势能

1.概念：电荷在电场中具有的势能，用耳表示。

2.静电力做功与电势能变化的关系

静电力做的功等于电势能的减少量，睨=扁一时.

'静电力做正功，电势能减少;

‘静电力做负功，电势能增加。

X.------

3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到雯势能位置时静电力所做的功。

4.零势能点：电场中规定的电势能为雯的位置，通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表

面的电势能规定为零。

5.对电势能的理解

性质理解

电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说

系统性

成电荷的电势能

电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关。确定电荷的电势能，

相对性

首先应确定参考点

标矢性电势能是标量，有正负但没有方向

电势

1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。

2.定义式：

q

3.单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1V=1J/Co

4.特点

⑴相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取离场源电

荷无限远或大地为零电势位置。

⑵标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。

5.与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。

6.电势的性质

⑴相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与电势零点的选取有关。通常将离场源电

荷无穷远处，或地球表面选为电势零点。

⑵固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所

放电荷的电荷量和电势能均无关。

⑶标量性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势

可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零

电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。

7.电势高低的判断方法

⑴电场线判断法：沿电场线方向，电势越来越低。

⑵场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。

⑶电势能判断法：由公式且知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于

负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。

8.电势与电势能

项目电势9电势能石)

物理意义反映电场能的性质的物理量电荷在电场中某点所具有的电势能

电场中某一点的电势9的大

电势能大小是由点电荷夕和该点电势9

相关因素小，只跟电场本身有关，跟试

共同决定的

探电荷夕无关

电势沿电场线方向逐渐下降，正电荷(+g)电势能的正负跟电势的正

选定零电势点后，某点的电势负相同

大小

高于0,为正值；某点的电势负电荷(一如电势能的正负跟电势的正

低于0,为负值负相反

单位伏特(V)焦耳(J)

电势差

1.定义

在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差，也叫作电压。

2.公式

设电场中4点的电势为力，3点的电势为力，则48两点之间的电势差为原=为一血，B、

4两点之间的电势差为比=内一次，所以%=一%。

3.单位

在国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称伏，用符号V表示。

4.电势差的正负

电势差是标量，嬴为正值，力点的电势比8点的电势高；%为负值，力点的电势比8点的电势

低。

5.静电力做功与电势差的关系

⑴公式推导:

由静电力做功与电势差的关系可得

3扁一旦8,又因&=4为，笈8=，必，可得%=4为-4次=q（力-0）=4%,所以有乐

_打8

O

q

⑵物理意义：电场中4B两点间的电势差等于这两点之间移动电荷时静电力做的功与电荷

量4的比值。

6.电势与电势差的比较

项目电势（p电势差U

静电力做功与电荷量的比值U

定义电势能与电荷量的比值3=为

q_w

q

区

决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定

别

有相对性，与电势零点的选取无相对性，与电势零点的选取

相对性

有关无关

数值关系UAB=(PA—(PB，UBA=~UAB

单位相同，均是伏特（V）,常用的还有kV、mV等

联系

标矢性都是标量，均具有正负

物理意义均是描述电场能的性质的物理量

7.对电势差要注意角标的排序，如：UAB=-UBA，UA"+UBC=UAC。

8.若求某点的电势，必须明确规定零电势点在哪里，而两点间电势差的数值与零电势点的选

取无关。

等势面

1.典型电场等势面的对比分析

电场等势面（实线）特征描述

电场线等势面

匀强

--------'---

-------'-•-―垂直于电场线的一簇等间距平面

-------_•-―

-------，，■.一■

电场-------，，―・・■

--------・

■电冷等势面

点电荷

以点电荷为球心的一簇球面

的电场:愣4

等量异种

点电港瞰连线的中垂面上的电势为。

荷的电场

等量同种

正点连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高。关于中

电荷的电点左右对称或上下对称的点电势相等

场

2.电场线与等势面的区别与联系

项目电场线等势面

物理

形象描述电场强度的强弱和方向形象描述电场中各点电势的高低

意义

图线带箭头的不闭合的曲线，两电场线不相可以闭合，也可以不闭合，不同等势面不相

特点交交

描述曲线上某一点的切线方向为电场强度的等势面的垂线方向为电场强度的方向，等差

电场方向，疏密表示电场强度的大小等势面的疏密表示电场强度的大小

做功

电荷沿电场线移动时静电力必做功电荷沿等势面移动时静电力不做功

情况

(1)沿电场线方向电势降低

联系

(2)电场线与等势面垂直

匀强电场中电势差与电场强度的关系

1.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。

2.关系式：UAB=Ed。

3.适用条件：匀强电场。

公式中d必须是沿电场强度方向的距离。当电场中的两点不在同一条电场线上时，d

应为两点在电场强度方向上的投影距离，亦为电场中两点所在的等势面间的距离。

4.电场强度的另一种表述

⑴内容：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的电势差与两点沿电场强度方向的距

离之比。

(2)公式：E=哼。

(3)物理意义，电场强度在数值上等于沿曳场方向单位距离上降低的电势。

(4)方向

电场强度的方向就是电势降低最怏的方向。

(5)单位：符号为刈m。1V/m=lN/Co

电容器和电容

1.平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质一一电介质(空气也

是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。

对于一个孤立的导体(例如一个金属球)，它也有容纳电荷的本领，它的另一个电极可认为是

在无限远处(或是大地)。

2.电容器的充电和放电（如图所示）

ii

+1++++1++

TJTLJ

充电放也

⑴充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程叫作充电。

⑵放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷中和的过程叫作放电。

⑶电容器充、放电过程中能量的变化

①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。

②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。

3.定义：电容器所带的电荷量0与电容器两极板之间的电势差〃之比。

4.定义式：6,=^©

5.物理意义：表征了电容器储存电荷本领的特性。

6.单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉（F）,另外还有微法（UF）和皮法（pF）,1uF

=10-6F,1pF=10-12Fo

提醒：电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量，由电容器本身的性质决定，与电容器

是否带电、所带电荷量0和两极板间的电势差〃均无关，

7.电容器的额定电压和击穿电压

⑴额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。

⑵击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容

器就会损坏。

8.平行板电容器

⑴电容的决定因素：电容。与两极板间的相对介电常数（成正比,跟极板的正对面积S成正

比，跟极板间的距离上成反比。

⑵电容的决定式：u悬，3为电介质的相对介电常数。当两极板间是真空时，-急,

式中A为静电力常量。

9.64是电容的定义式，由此也可得出：a等

10.电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量0以及电势差〃均无关。

11,两公式8泸仁惠的比较

公式r-QC—£=$

4nkd

公式特点定义式决定式

对某电容器但不变，反映平行板电容器，户=3,0cS,84，

意义a

电容器容纳电荷的本领反映了影响电容大小的因素

电容器容纳电荷的本领由彳来量度，由本身的结构（如平行板电容器的外、S、

联系

"等因素）来决定

12.平行板电容器动态变化的两类典型问题

⑴平行板电容器始终连接在电源两端：电势差〃不变。

*虻："芭与"成反比，与S、%无关

变时c邛

讨论。。如d变小”

3、或S变大一»C变大。变大

变矢

⑵平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量。保持不变。

晔£4邛.缥=噢厕£”4

a(I%、%、63

。不

月与S、％成反比，与d无关

变时

讨论C4驷牡。=磊「六+c/〃力.

-------►或S变大------->C变大------>U变小

或^变关

13.形象记忆法

针对两极板所带的电荷量保持不变的情况，还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场

线，如图甲、乙所示。Q一定时两极板间距离变化时，电场强度不变；两极板正对面积变化

时，如图丙所示，电场线变密，电场强度增大。

甲乙丙

带电粒子在电场中的加速和偏转

1.带电粒子的分类及受力特点

⑴电子、质子、a粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力。

⑵质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理

问题时一般都不能忽略重力。

2.处理带电粒子在电场中加速问题的两种方法

可以从动力学和功能关系两个角度分析如下：

项目动力学角度功能关系角度

应用知牛顿第二定律以及匀变速直线运动

功的公式及动能定理

识公式

适用条匀强电场、非匀强电场；静电力是恒力、变

匀强电场，静电力是恒力

件力

3.带电粒子在匀强电场中偏转的基本规律

%=卬1=%t（初速度方向）

Vy=aty=ga/（电场线方向）

4,偏转位移和偏转角

⑴粒子离开电场时的偏转位移产）/w•S•（丁=瑞。

（）粒子离开电场时的偏转角的正切值

20tan0=—Vo=~m~d~vQ2»

⑶粒子离开电场时位移与初速度夹角a的正切值tana=^=咨。

IZmdvQ

5.两个常用的推论

⑴粒子射出电场时速度反向沿长线过水平位移中点。

⑵位移方向与初速度方向夹角«的正切值为速度偏转角0的正切值的会即tan«=jtan仇

电源和电流

1.电源的作用

⑴从电荷移动的角度看，电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差,

从而保持电路中有持续的电流。

⑵从能量转化的角度看，搬运电子的过程就是克服静电力做功的过程，将其他形式的能转化

为电能。

2.电流的形成

⑴形成原因：电荷的定向移动。

⑵形成条件：导体两端有电压。

⑶电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。

3.形成电流的三种电荷

形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子。

(1)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子。(2)液体导电时定向移动的电荷有正离子和负

离子。(3)气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。

4.电流

⑴物理意义：表示电流强弱程度的物理量。

⑵公式：1=%

⑶单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。

常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(uA)o

1mA=10-3A,1uA=10-6A,

(4)方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

5.电流的微观表达式的推导

如图所示，设导体的横截面积为S,自由电子数密度(单位体积内的自由电子数)为〃，自由电

子定向移动的平均速率为0则时间，内通过某一横截面的自由电子数为〃S"。由于电子电荷

量为e,因此，时间f内通过横截面的电荷量夕=〃eS"。根据电流的公式/=：,就可以得到电

流和自由电子定向移动平均速率的关系式(即电流的微观表达式)/=〃数。

导体左端的自由电子到达右端

6.电流的定义式和微观表达式的比较

项目tI=nqSv

公式性质定义式决定式

电流的意义时间，内的平均电流某时刻的瞬时电流

描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质

联系由/=：可导出I=nqSi)

7.三种不同速率的比较

自由电荷定向

自由电荷定向移动形成电流，一般其平均速率为IO-4m/s的数量级

移动速率

无规则热运动导体中的自由电子在不停地做无规则运动，常温下自由电子热运动的速率的

速率数量级为10、m/s

电场传播速率就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3X108m/so闭合开关的瞬间，

(或电流传导电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，

速率)整个电路也几乎同时形成了电流

导体的电阻率

1.电阻率

(1)意义：反映材料导电性能的物理量。

⑵决定因素：电阻率与导线材料和温度有关。纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。

⑶变化规律：金属的电阻率一般会随温度的升高而增大。

2.材料特性的应用

⑴连接电路的导线一般用电阻率小的铜来制作。

⑵金属的电阻率随温度的升高而增大，可用来制作电阻温度计，精密的电阻温度计用的制作。

⑶有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。

3.超导现象：当温度降低时，导体的电阻率将会减小，一些金属在温度特别低时电阻可降到

0,这种现象叫作超导现象。

4.对电阻定律的理解

(1)公式是导体电阻的决定式，如图所示为一块长方体铁块,若通过电流为人则R=p5

若通过电流为hf则R2=p^。

⑵适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。

(3)电阻定律是通过大量实验得出的规律。

5.45与的区别与联系

两个公式R=-R=g

/

适用于粗细均匀的金属导体或浓度均

区别适用于纯电阻元件

匀的电解液、等离子体

是对的进一步说明，即导体的电阻与U和1无关，而是取决于导体

联系J1

本身的材料、长度和横截面积

6.对电阻率的理解

⑴电阻率是反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小

⑵电阻率与温度的关系及应用

①金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计。

②大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于

制作热敏电阻。

③有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电限。

④许多导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫作超导现象。

实验：导体电阻率的测量

实验1长度的测量及测量工具的选用

一、游标卡尺

1.原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等

分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。

2.精度：对应关系为10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。

3.读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，〃表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对

齐的游标的格数，则记录结果表达为(x+AX精度)刖。

二、螺旋测微器

1.原理：测微螺杆尸与固定刻度8之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮〃每旋转一周，

月前进或后退0.5mm,而可动刻度月上的刻度为50等份，每转动一小格，尸前进或后退0.01

mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又

叫千分尺。

2.读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量

值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半亳米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读1位)X0.01(mm)o

实验2金属丝电阻率的测量

一、实验目的

1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。

2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。

二、实验原理和方法

由得。=?，因此，只要测出金属丝的长度人横截面积S和金属丝的电阻品即可求

JI

出金属丝的电阻率。。

1.把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻“R=丹。电路原理如图所示。

2.用毫米刻度尺测量金属丝的长度2,用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积So

3.将测量的数据代入公式p=与求金属丝的电阻率。

三、实验器材

被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导

线若干。

四、实验步骤

1.直径测定

用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值用计算出导线

的横截面积S=苧。

2.电路连接

按如图所示的原理电路图把实物图连接好，用伏安法测出电阻的阻值大小。

3.长度测量

用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值九

4.U、/测量

把图中滑动变阻器的滑动片调节到最左端，电路经检查确认无误后，闭合开关S,改变滑动变

阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数/和〃的值，在读数时动作要迅

速，且忌长时间给金属导线通电，每测完一组数据立即断开开关S,并将测得的数据记入表格

内，最后断开开关S。

5.拆去实验线路，整理好实验器材。

五、数据处理

1.在求兄的平均值时可用两种方法

⑴用花=彳分别算出各次的数值，再取平均值。

⑵用止/图线的斜率求出。

2.计算电阻率

将记录的数据1、d以及求出的花的值代入电阻率计算公式。=瞄=若。

I411

六、误差分析

1.金属丝直径、长度的测量带来偶然误差，直径的测量是产生误差的主要来源之一。

2.电流表外接法，兄测＜区真导致。测＜0真（系统误差）。

3.通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化（系统误差）。

七、注意事项

1.为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路

的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。

2.闭合开关S之前，一定要将实物图中滑动变阻器的滑片移到最左端。

3.测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电

阻率随温度而改变。

4.为准确求出R的平均值，应多测几组久，数值，然后采用小/图像法求出电阻。

电压表和电流表的电路结构

1.两表改装对比

项目改装成电压表V改装成电流表A

内部电路

1___1

扩大后的量程UI

电阻R的作用分压分流

n

R=y—R=(n-l)R(n=昌R—4/_4/=§

电阻R的数值gfl

1g\ug//-/gn-1\

Rv=Rg+R=gn—RRg—IgRg

电表的总电阻AR+//

2.电表改装问题的四点提醒

⑴改装为电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大。

⑵改装为电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大。

⑶改装过程把表头看成一个电阻％,通过表头的满偏电流及是不变的。

(4)改装后电表的量程指的是当表头达到满偏电流时串联电路的总电压或并联电路的总电流。

实验：练习使用多用电表

一、实验目的

1.认识多用电表的组成及各功能区的作用。

2.通过实际操作学会使用多用电表测量电压、电流、电阻。

二、实验原理与方法

1.认识多用电表

下图为一种多用电表的外形图。

交变电压2.5VY电阻的刻度线

的刻度线q直流电流、电

指针定位螺丝/东的刻度线

选择开关旋转到

电阻挡时.表内Y欧姆留零旋钮

的电阻表电路就

被建通选择开关旋转

到交、直流电

选择开关6压挡时,表内

的电压表电路

选择开关旋转到就被接通

电流挡时J表内」lY匕

的电流表电路就表笔

被接通

多用电表

2.数字式多用电表

如图所示是某种数字式多用电表。数字式多用电表的测量值以数字形式直接显示，使用方便。

数字式多用电表

3.多用电表测量前的准备

测量前，先检查表针是否停在最左端的“0”位置，如果没有停在“0”位置，应用小螺丝刀

轻轻地转动表盘下面中间的定位螺丝，使指针指零，通常称为机械调零。然后将红表笔和黑

表笔分别插入正（+）、负