高中物理选修

1、高中物理选修3-1 第一章概念第一节 电荷及其守恒定律1. 两种电荷（略）2. 起电的三种方式 摩擦起电：当两个物体互相摩擦时，由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不一样，束缚能力强的物质在摩擦中得到电子带负电，束缚能力弱的物质在摩擦中失去电子带正电。【思维警示：原子核中的质子不能脱离原子核而移动，既相互摩擦的两个物体中转移的不可能是正电荷，转移的只是负电荷即电子，带正电的物体一定失去了电子，带负电的物体一定获得了电子。】 感应起电 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号电荷，远离带电体的一端带同号电荷

2、，这种现象叫做静电感应。 感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。 感应起电有严格的操作步骤，如图1-1-2a. 使带电体C（如带正电）靠近相互接触的两导体A、B(如图甲) b. 保持C不动，用绝缘工具分开A、B(如图乙) c移走C，则A带负电，B带正电(如图丙) 如果先移走C，再分开A、B，那么原来A、B上感应出的异号电荷会立即中和，不会使A、B带电。 接触起电 接触起电：一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种方式称为接触起电。 电荷量分配：接触带电时，两个物体最终的电荷量分配很复杂，大多靠实验才能确定，但有一种

3、情况能确定电荷量分配，即两个完全相同的导体球相互接触后电荷量平分。3. 电荷守恒定律(重点认识) 概念：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。 电荷守恒定律的另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 定律的含义： 电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一； 两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子； 起电过程实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程； 电荷的中和现象实质是正、负电荷的结合过程，但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变。3. 元电荷（了解） 电荷量：它表

4、示了电荷的多少，其单位是“库伦”，简称为“库”用C表示。 元电荷：最小的电荷量叫做“元电荷”，用e表示，则e = 1.6010C。 对元电荷的两点理解： 所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。 质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷。 比荷：电子的电荷量e与电子的质量m之比，叫做电子的比荷，为=C/kg = 1.7610C/kg。 【注意：】第2节 库仑定律静电力：电荷之间的作用力叫静电力。其大小与带电体的电荷量、距离及电荷分布有关。1. 库仑定律（重点掌握） 决定电荷间相互作用的因素： 两电荷间的距离：电荷间相互作用力

5、随电荷间距离的增大而减小。 电荷量：电荷间相互作用力随电荷量的增大而增大。 库仑定律 概念：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。 对库仑定律的理解：a. 电荷间的相互作用力称为静电力或库仑力。b. 库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，在空气中也近似成立。c. 空间中有多个电荷时，某电荷受的静电力是其他所有电荷单独对其作用的静电 力的矢量和。 点电荷 概念：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做

6、点电荷。 对点电荷的理解： 点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似 于力学中的质点，实际中并不存在。 一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定。2. 库伦的实验（了解） 情景设疑 库伦做实验用的装置叫做库伦扭秤(如图 1所示),细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，如何比较力的大小？ 【通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小】 库伦扭秤实验的两个结论： 静电力F与距离r的二次方成反比，即； 静电力F与和的

7、乘积成正比，即。（q表示电荷量） 库仑定律的表达式：【思维警示：不能由库仑定律表达式得出当时，的错误结论，因为两电荷间距离r减小到接近零时，两电荷不能再视为点电荷，库仑定律不再适用】3. 对库仑定律应用的理解 在国际单位之中，电荷量的单位库伦(C)，力的单位牛顿(N)，距离的单位米(m)，k是静电力常量，,其意义是两个电荷量为1 C的点电荷在真空中相距1 m时，相互作用力是。 两个电荷之间的库仑力是作用力与反作用力关系。 计算库伦力时，电荷量一般取绝对值，力的方向可由电荷的性质确定。 库仑定律只适用于真空中两个点电荷间的相互作用，但两个均匀带电球体也可视为点电荷，r应指两球体的球心距。对于不能

8、视为点电荷的物体间的库仑力不能随便用库仑定律求解，要视具体情况而定。 任一带电体都可以看成是由许多点电荷组成的，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则可以求出带电体间的静电力的大小和方向。第3节 电场强度1. 电场（了解） 概念：在电荷的周围存在着由它产生的电场。电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，它的作用是传递电荷间的相互作用。其中静止电荷产生的电场叫静电场。 对电场的三点理解： 电场是一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在。 电荷间的相互作用是通过电场发生的，见图 1-3-3 电场虽然看不见、摸不着，但它总能通过一些性质而表现其存在，如在电场中放入电荷，电场就对电荷

9、有力的作用，所以电场也是客观存在的，因而也是一种物质。2. 电场强度（重点掌握） 试探电荷与场源电荷 试探电荷：如图1-3-4所示，带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷， 或检验电荷。 场源电荷：被检验的电场是电荷Q所激发的，电荷Q称为场源电荷，或源电荷。 【思维警示：试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小，放入试探电荷后不引起原电场的明显变化。】 电场强度 定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。 定义式： 国际单位：牛每库（N/C），伏每米（V/m），1 V/m = 1 N/C. 方向：电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所

10、受电场力的方向相同，跟 负电荷在该点所受电场力的方向相反。 物理意义：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。 对公式的三点理解：a. 公式是电场强度的比值定义式，适用于一切电场，电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力F大小无关，所以不能说。b. 公式仅定义了电场强度的大小，其方向需另外判定。c. 由变形为，表明：如果已知电场中某点的电场强度，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小。3. 点电荷的电场、电场强度的叠加（难点掌握） 点电荷的电场 公式：.其中Q为场源电荷的电荷量，而非试探电荷的电荷量。 方向：如果以

11、Q为中心，r为半径作一球面，则球面上各点的电场强度大小相 等。当Q为正电荷时，的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，的方向沿半径向里。 均匀带电球体在某点的场强可用此公式计算，r为球心到该点的距离。【特别提示：仅适用于真空中的点电荷电场，而适用于任何电场】 电场强度的叠加 定义：如果场源是多个点电荷，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。例如：右图中P点的电场强度，等于+ Q在该点产生的电 场强度与- Q在该点产生的电场强度的矢量 和。 比较大的带电体的电场，可把带电体分作若干小块，每小 块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算。如图1-3-7所示，均匀带电球体(或

12、球壳)外各点的电场强 度： 式中r是球心到该点的距离(rR)，Q为整个球体所 带的电荷量，E则是球体上所有电荷形成的电场叠加的结果。 电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则。4. 电场线（理解） 定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的 切线方向表示该点的电场强度方向(图 1-3-9) 电场线的四个特点a. 电场线从正电荷或无限远出发，终止与无限远或负电荷。b. 电场线在电场中不相交，不闭合，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。c. 在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，因此可以用电场线的疏密来表

13、示电场强度的相对大小。d. 电场线不是客观存在的曲线，是为了形象地描述电场而假想的曲线，可以通过实验模拟电场线的形状。 几种常见电场的电场线 点电荷的电场 点电荷周围激发电场，如图 1-3-10所示 点电荷的电场线，如图 1-3-11所示 特点：a. 离点电荷越近，电场线越密集，电场强度越强，方向由点电荷指向无穷远(正)；或由无穷远指向点电荷(负)。 b. 在正(负)点电荷形成的电场中，不存在电场强度相同的点。 c. 若以点电荷为球心做一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上电场强度大小处处相等，方向各不相同。 等量异种点电荷形成的电场如图1-3-12 特点：a. 两点电荷连线上各点，电场线

14、方向从正电荷指向负电荷，由电场线的分布可知在连线上中点场强最小，越靠近点电荷电场强度越强。 b. 两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线方向均相同，即电场强度方向均相同，且总与中垂面(线)垂直指向负电荷一侧，在中垂线上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)。 等量同种点电荷形成的电场如图 1-3-13所示。 特点：a. 两点电荷连线的中点O处电场强度为零，此处无电场线。 b. 中点O处附近的电场线非常稀疏，但电场强度并不为零。 c. 两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)或指向O(等量负电荷)。 d. 在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变

15、密后变疏，即电场强度先变强后变弱 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系 当带电粒子在电场中运动时，其运动轨迹一般不予电场线重合，也就是说，电场线与带电粒子的运动轨迹是两个不同的概念，不能认为电场线就是带电粒子的运动轨迹。5. 匀强电场（理解） 定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场叫做匀强电场。 特点： 场强方向处处相同，电场线是相互平行直线； 场强大小处处相同，电场线疏密程度相同，即电场 线分布均匀。 实例：两块等大、靠近、正对的平行金属边带等量异种电荷时， 它们之间的电场除边缘附近外都是匀强电场。(见右图)第4节 电势能和电势1. 静电力做功的特点（掌握） 静电力做功的

16、推导 如图 1-4-2所示，试探电荷q在电 场强度为E的匀强电场中沿几条不同路 径从A点移动到B点，求静电力对电荷 所做的功。推导： q沿直线从A移动到B，静电力F=qE，静电力与位移的夹角始终为，如图 1-4-2甲所示。 q沿折线AMB从A点移动到B点，在线段AM上静电力做功，在线段MB上，。 q沿任意曲线ANB从A点移动到B点，如图 1-4-2乙所示，与静电力平行的短折线的长度之和等于。 静电力做功的特点：静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，而与电荷经过的路径无关。【思维点拨： 前面是以匀强电场为例进行推导说明的，但这一结论不仅适用于匀强电场,而且适用于任何电场。 只要初、

17、末位置A、B确定了，移动电荷q做的功就是定值，这一点与重力做功的情况相似。】2. 电势能（理解） 电势能定义：由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能，用表示。 电场力做功与电势能变化的关系： 电势能之所以变化，是因为有电势能转化成其他形式的能，或者有其他形式的能转化为电势能。能量的转化要通过做功来完成，电势能的改变只与电场力做功相联系，其关系是静电力做的功等于电势能的减少量。 即静电力做正功，电荷电势能一定减少；静电力做负功，电荷电势能一定增加。 若规定电荷在B点的电势能为0，则 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功

18、。 对电势能及其变化的四点理解 既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，既适用于正电荷，也适用于负电荷。 电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关。 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面上的电势能规定为0。 静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值。3. 电势（理解） 电势 定义：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，用表示。 定义式: 在国际单位制中,电势的单位是伏特(V)，1V = 1J/C. 电势是标量，只有大小，没有方向。 对电势的三点理解a.

19、电势是相对的，只有先确定了某点的电势为0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。b. 电势是表征电场能量性质的一个物理量，电场中某点处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E = F/qc. 电势是标量。只有大小，没有方向。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

20、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为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值。 电势和电势能的比较电势电势能物理意义反映电场的能的性质反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量决定因素电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势共同决定的特点电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点后,某点的电势高于0时，为正值;某点的电势低于0时，为负值正点电荷(+q)：电势能的正负跟电势的正负相同。负点电荷(-q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特焦耳联系 电势和电场强度的比较电势电场强度E物理意义描述电场的能的性质描述电场的力的

21、性质定义式电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置(零电势点)间的电势差。=，在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能电场中某点的场强等于放在该点点电荷所受的电场力F跟点电荷电荷量q的比值，E在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力标矢量标量矢量单位V/mN/C关系 电势沿着电场强度的方向降落; 大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大；场强为零的地方，电势不一定为零；电场强度大的地方，电势不一定高。 电势高低的判断方法 电场线法：顺着电场线的方向电势越来越低 由电势和电势能的关系来判断： 先由电场力做功情况判断电势能的变化，再由电势和电势能之间

22、的关系判断电势的升降情况。【需记住的是】：对正电荷，电势越高电势能越大，电势越低电势能越小； 对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大。 根据场源电荷的电场来判断：在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高； 在负电荷产生的电场中，离它越近电势越低。4. 等势面（了解） 定义：电场中电势相同的各点构成的面叫等势面。 几种典型电场的等势面 点电荷电场中的等势面是以点电荷为球心的一簇球面，如图 1-4-7所示 等量异种点电荷电场中的等势面是两簇对称曲面，如图 1-4-8所示 等量同种点电荷电场中的等势面是两簇对称曲面，如图 1-4-9所示 匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面，如图 1-

23、4-10所示 一头大一头小的带电导体附近的电场线及等势面，如图 1-4-11所示 等势面的四个特点 等势面一定与电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。 原因：假若电场线与等势面不垂直，则电场强度E在等势面上就会产生一个分量，在同一等势面上的两点就会产生电势差，出现了一个矛盾的结论，故等势面一定与电场线垂直。 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同等势面永远不会相交。 在同一电场中，等差等势面（两相邻等势面间的电势差相等）的疏密反映了电场的强弱，等势面密处，电场线也密，电场强；反之，则弱。 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。 因为电场强度E与等势面垂直，则电荷在同一等势面上移

24、动时，电场力总与运动方向垂直，故在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。 等势面的应用 知道等势面就能清楚电场中各点的电势高低差别情况。 可求电荷在不同等势面间移动时电场力做的功。即 已知等势面的分布和其形状，再根据电场线与等势面相互垂直的特点，就能描绘出电场线的发布情况，确定电场的分布。第5节 电势差1. 电势差 ( 理解 ) 电势差概念: 电场中两点间电势的差值叫做电势差,也叫电压. 公式: ,. 对电势差的理解: 电场中两点的电势差, 由电场本身的初、末位置决定。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值。 讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点（两位置）的电势差。A、

25、B间的电势差记为, 而BA间的电势差记为。 电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点电势的高低，如。说明B点的电势比A点的电势高6 V。 电势与电势差的比较 (见下页,表)电势电势差区别电场中某点的电势与零电势的选取无关(一般取无限远处或地球的电势为零电势）电势由电场本身决定,反映电场的能的性质可正可负,标量电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关电势差由电场和这两点间的位置决定可正可负,标量联系 电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差 电势与电势差的单位相同,皆为伏特(V)2. 电势差与静电力做功的关系(掌握) 静电力做的功与电势差的关系 , 即或. 对的四点理解: 中, 为

26、q从初位置A移动到末位置B静电力做的功, 可为正值, 也可为负值, q为电荷所带电荷量, 正电荷取正值, 负电荷取负值. 公式不能认为与成正比,与q成反比,只是可以利用、q 来测量A、B两点电势差。 由=/q可以看出, 在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功. 若单位正电荷做正功, 为正值; 若单位正电荷做负功, 则为负值. 公式适用于任何电场, 为电场中A、B两点间的电势差. 仅是电场力的功。式中各量均有正负, 计算中W与U的角标要对应，即，第6节 电势差与电场强度的关系（掌握） 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： 电场强度与电势差的关系的

27、物理意义: 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 电场强度的单位: 伏每米(1 V/m) 1 V/m = 1 N/C 公式的理解及应用 理解: 公式中d必须是沿电场强度方向的距离, 如果电场中两点不沿电场强度方向, d的取值应为在电场强度方向的投影, 即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离. 应用: 公式仅适用于匀强电场中的计算, 在非匀强电场中不能用来计算, 但利用公式可定性地判定非匀强电场中两点间电势差的大小. 在同一幅等势面图中, 等势面越密的地方电场强度越大.事实上, 在同一幅等势面图中,我们往往把每个相邻等势面间的电势差取一个定值. 如果等势面越密, 即相邻等势面的间

28、距离小, 那么电场强度E = U/d就越大. 电场强度的方向与电势降低的方向间的关系如图1-6-5所示, A、B是匀强电场中电势差为U的两个等势面上的两个点, A、B连线与电场方向夹角为, 距 离为, 则AB线段上单位长度上的电势差为U/, 因U一定, 则U/在数值上随的不同而不同. 越大, 越大, 则U/越小; 反之, 越小, 越小, 则U/越大. 当= 0时, 最小, U/最大. 由图知= 0的方向即电场方向, 所以沿着电场方向, 单位长度上的电势差最大, 即沿着电场方向电势降落最快. 电场强度三个公式的对比区别公式物理含义引入过程适用范围是电场强度大小的定义式，与F，q无关, 是反映某点

29、电场的性质适用于一切电场是真空中点电荷电场强度的决定式由和库仑定律导出在真空中, 场源电荷Q是点电荷是匀强电场中电场强度的决定式由和导出匀强电场第7节 静电现象的应用 静电平衡状态下导体的电场(了解) 金属导体的微观结构特点: 金属原子中的最外层电子受到原子核的吸引力十分微弱, 在一块金属中, 某原子的最外层电子在其余原子的作用下很容易脱离原来的原子而在整块中“游荡”,成为自由电子, 剩余的部分叫金属阳离子, 自由电子在整块金属中做无规则的热运动,金属阳离子只能在自身的平衡位置附近做无规则振动,整块金属呈电中性.如图1-7-3所示, 表示金属阳离子, 表示自由电子. 静电感应现象 如图1-7-

30、4所示, 将一不带电的 金属导体ABCD放到场强为的电 场中, 导体内的自由电子在电场力的作用下逆着电场线定向移动, 使导体的一侧聚集负电荷, 而导体另一侧却聚集等量的正电荷, 这种现象就是静电感应现象. 静电平衡状态a. 概念: 如图1-7-4所示, 金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动, 在右侧出现多余正电荷, 导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场,因与原来的电场反向，叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱,直至导体内部各点的合电场强度等于零为止, 此时 q=0,导体内的自由电子不再发生定向移动, 处于一个平衡状态, 我们就说导体达到静电平衡状态.b. 条件:

31、内部电场处处为零, 即 由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场反向的电场，在导体内任一点= -，使得合电场强度 处于静电平衡状态的导体的三个特征a. 处于静电平衡状态的导体, 内部场强处处为0，如果导体内部某处电场强度不为0，那么该处的自由电子必将在电场力的作用下继续发生定向移动, 直到达到静电平衡状态.b. 处于静电平衡状态的导体, 表面上任一点电场强度反向与该点表面垂直.c. 静电平衡状态下的导体是个等势体,表面是个等势面. 电场中的导体一定是处于静电平衡状态的导体, 内部电场强度处处为0, 导体表面场强垂直于导体表面. 因此, 当在导体内移动电荷时,

32、就不受电场力作用, 也就没有电场力做功. 根据W= qU得U= 0，即导体内任意两点间电势差为零, 即等电势. 所以, 电场中的导体是一个等势体. 同理, 因为导体表面电场强度与导体表面垂直, 沿导体表面移动电荷时电场力也不做功,故导体的表面是一个等势面. 导体上的电荷分布与尖端放电 静电平衡状态下导体电荷的分布:a. 处于静电平衡状态的导体, 电荷只能分布在导体外表面上.b. 处于静电平衡下的导体, 电荷在导体表面的分布往往是不均匀的, 越尖突的地方, 电荷分布的密度越大, 外部附近的电场也越强, 凹陷的地方几乎没有电荷. 尖端放电 a. 空气的电离: 电荷在导体表面的分布与导体的弯曲程度有

33、关, 导体表面突出和尖锐的地方, 电荷的分布密集, 因此导体尖端附近的电场很强, 空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”, 也就是使分子中的正负电荷分离, 这种现象叫做空气的电离. b. 尖端放电: 空气中的中性分子被电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子, 这些带电粒子在强电场的作用下加速、撞击空气中的分子使它们进一步电离，产生更多的带电粒子，那些所带电荷与尖端电荷电性相反的粒子由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。 c. 应用与防止: 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施, 通过避雷

34、针尖端放电后, 建筑物不至于积累过多的电荷而遭雷击. 尖端放电会导致高压设备上电能的损失, 所以高压设备中导体的表面做得尽可能光滑 静电屏蔽(了解) 定义: 由于静电感应, 可使金属网罩或金属壳内的场强为0，遮挡了外界电场对它们的影响, 这种现象叫静电屏蔽. 观察静电屏蔽现象: 金属网罩能把外电场挡住, 使罩内不受外界电场的影响 静电屏蔽的应用和防止 为防止外界电场的干扰, 有些电子设备的外面套有金属壳, 通讯电缆的外层包有一层金属线来进行静电屏蔽. 静电屏蔽也可带来不利影响, 如航天飞机、飞船返回地球大气层时，由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温，在飞船周围形成一层等离子体，它对飞船产生静电

35、屏蔽作用，导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断，对宇航员来说，这是一个危险较大的时间段。第8节 电容器的电容 一、电容器（了解）：能储存电荷的一种电子元件。 1. 平行板电容器 基本结构：两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成。 带电特点：两板电荷等量异号，分布在相对的两板的内侧。 板间电场：板间形成匀强电场，场强大小为E = U/d，方向垂直板面。 2. 电容器的充放电过程 充电过程的五个特点（如图1-8-2所示）： 充电电流，电流方向为逆时针方向，电流由大到小 电容器所带电荷量增加 电容器两极板间电压升高 电容器中电场强度增强 充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能 放电过程的五个

36、特点(如图1-8-3所示)： 放电电流：电流方向是从正极板流出,电流是由大变小 电容器上电荷量减少 电容器两极板间电压降低 电容器中电场强度减弱 电容器的电场能转化成其他形式的能【思维点拨】：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和过程，当放电结束时，电路中无电波。 二、电容（理解） 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，叫做电容器的电容。 2. 定义式： 3. 单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，符号 F。1 F = 1 C/V 法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位微法（）和皮法（），其关系为 4. 对电容器和电容的三点理解： 电容器是一个仪器，而电容是

37、一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领。 电容器的电荷量指是一个极板上电荷量的绝对值。 电容C是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度E、电势都是用比值法定义的。，但不能说电容C与Q成正比、与U成反比，电容C由电容器本身的性质决定，与Q、U无关。公式还可以表示为 三、平行板电容器的电容（掌握） 1. 实验研究电容与哪些因素有关 实验方法：实验中采用控制变量法，即一个物理量发生改变时，控制其他变量不变，发现其规律。 静电计：是在验电器基础上改造而成的，它由相互绝缘的两部分构成，静电计与电容器的两部分分别连接在一起，则电容器上的电势差就等于静电计上所指示的电势差U，U的东西就能从静电计上读出。静

38、电计本身也是一个电容器，但容纳电荷的本领很弱，即电容C很小，当带电的电容器与静电计连接时，可认为电容器上的电荷量保持不变。 实验过程：将一个平行板电容器充电后与电源断开，保持电荷量不变，分别只改变两极板的正对面积、板间距离或插入不同的电介质。用静电计测量极板间的电压，由电容的定义式可确定电容C与哪些因素有关，如图1-8-6所示。 2. 平行板电容器的电容 当平行板电容器的两极板间是真空时， 当两极板间充满同一种电介质时，是电介质的相对介电常数。 平行板电容器的决定因素，与两平行板正对面积S成正比，与介质的相对介电常数成正比，与板间距离d成反比.【思维点拨】： 公式是电容的定义式，对任何电容器都适用。 公式是平行板电容器的决定式，只对平行板电容器适用 四、常见电容器、电容器的应用 1. 电容器的种类 按电介质的不同：有纸介电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。 按电容是否可变：有固定电容器、可变电容器等。 2. 表示电容器的符号 固定电容器，其电容C是不变的，符号如右图所示。 电解电容器，有“+”“-”极之分，符号如右图所示。 可变电容器，一般是采用改变彼此绝缘两金属板片的正对面积来改变电容，符号如右图所示。 3. 电容器的额定电压和击穿电压 击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，由绝缘体变为导体使电容器损坏，这