高二物理電場知識點(diǎn)

1、高 二 物 理 電 場 知 識 點(diǎn) 整 理 一,電荷,電荷守恒定律 1, 兩種電荷：“ +”“ - ” 用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電荷,用絲綢摩擦過的玻 璃棒帶正電荷； 2, 元電荷： 所帶電荷的最小基元,一個元電荷的電量為 1610 19 C,是一個 電子 或質(zhì)子 所帶的電量； 說明：任何帶電體的帶電量皆為元電荷電量的整數(shù)倍； 荷質(zhì)比 比荷 ：電荷量 q 與質(zhì)量 m 之比, q/m 叫電荷的比荷 3,起電方式有三種 摩擦起電, 接觸起電 留意：電荷的變化是電子的轉(zhuǎn)移引起的；完全相同的帶電金屬球 相接觸,同種電荷總電荷量平均支配,異種電荷先中和后再平分； 感應(yīng)起電切割 B,或磁通量發(fā)生變化； 光

2、電效應(yīng)在光的照射下使物體發(fā)射出電子 4,電荷守恒定律： 電荷既不能制造,也不能被毀滅,它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或 者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的 二,庫侖定律 第 1 頁,共 15 頁1 內(nèi)容：真空中兩個點(diǎn)電荷之間相互作用的電力,跟它們的電荷量的乘 積成正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上；方 向由電性準(zhǔn)備 同性相斥,異性相吸 2 公式： k 2 9010 Nm C 極大值問題： 在 r 和兩帶電體電量和確定的情形下, 當(dāng) Q1=Q2時,有 F 最大值； 3適用條件：（1）真空中； （ 2）點(diǎn)電荷 點(diǎn)電荷 是一個理想化的模型,在實(shí)際中

3、,當(dāng)帶電體的形狀和大小對相互作 用力的影響可以忽視不計時,就可以把帶電體視為點(diǎn)電荷 （這一點(diǎn)與萬有引力 很相像,但又有不同：對質(zhì)量均勻分布的球,無論兩球相距多近, r 都等于球心 距；而對帶電導(dǎo)體球, 距離近了以后, 電荷會重新分布, 不能再用球心距代替 r ）；點(diǎn)電荷很相像于我們力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn) 留意 ：兩電荷之間的作用力是相互的,遵守牛頓第三定律 使用庫侖定律運(yùn)算時,電量用確定值代入,作用力的方向依據(jù)“同性相排斥, 異性相吸引”的規(guī)律定性判定； 運(yùn)算方法： 帶正負(fù)運(yùn)算,為正表示斥力；為負(fù)表示引力； 一般電荷用確定值運(yùn)算,方向由電性異,同判定； 三個自由點(diǎn)電荷平穩(wěn)問題,靜電場的典型問題,它們均處

4、于平穩(wěn)狀態(tài)時的規(guī)律； “三點(diǎn)共線,兩同夾異,兩大夾小” 中間電荷靠近另兩個中電量較小的； 第 2 頁,共 15 頁 中間點(diǎn)電荷的平穩(wěn)求間距, 兩邊之一平穩(wěn)求中間點(diǎn)電荷的電量, 關(guān)系式為 或 q1,q3固定時, q2的平穩(wěn)位置具有唯獨(dú)性, 且與 q2的電量多少, 電性正負(fù)無關(guān)； 三,電場： 1,存在于帶電體四周的傳遞電荷之間相互作用的特別媒介物質(zhì)電荷間的作用 總是通過電場進(jìn)行的； 電場： 只要電荷存在它四周就存在電場,電場是客觀存在的,它具有力和能 的特性；力 電場強(qiáng)度 ；能 磁通量 如電荷不動四周的是靜電場,如電荷運(yùn)動四周不單有電場而且產(chǎn)生磁場, 2, 電場的基本性質(zhì) - 是對放入其中的電荷有

5、力的作用；能使放入電 場中的導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象 3,電場可以由存在的電荷產(chǎn)生,也可以由變化的磁場產(chǎn)生； 四,電場強(qiáng)度 E描述電場力特性的物理量； （矢量） 1定義：放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力 點(diǎn)的電場強(qiáng)度,表示該處電場的強(qiáng)弱 2求 E 的規(guī)律及方 法 有如下 5 種 ： F 跟它的電量 q 的比值叫做該 E 定義 普遍適用 單位是： N/C 或 V/m； “描述自身的物理量”統(tǒng) 統(tǒng)不能說正此,反比 下同 導(dǎo)出式,真空中的點(diǎn)電荷,其中 Q 是產(chǎn)生該電場的電 荷 導(dǎo)出式,僅適用于勻強(qiáng)電場,其中 d 是沿電場線方向上的距離 第 3 頁,共 15 頁 電場的矢量疊加：當(dāng)存在幾個場源時,某處的

6、合場強(qiáng) =各個場源單獨(dú)存在時 在此處產(chǎn)生場強(qiáng)的矢量和 利用對稱性求解； 3方向：與該點(diǎn)正電荷受力方向相同,與負(fù)電荷的受力方向相反； 電場線的切線方向是該點(diǎn)場強(qiáng)的方向； 場強(qiáng)的方向與該處等勢面的方向垂直平行板電容器邊緣除外； 4在電場中某一點(diǎn)確定了,就該點(diǎn)場強(qiáng)的大小與方向就是一個定值,與放入的 檢驗(yàn)電荷無關(guān),即使不放入檢驗(yàn)電荷, 該處的場強(qiáng)大小方向仍不變；檢驗(yàn)電荷 q 充當(dāng)“測量工具”的作用 某點(diǎn)的 E 取決于電場本身 , 即場源及這點(diǎn)的位置 , 與 q檢的正負(fù) , 電何量 q檢 和受 到的電場力 F 無關(guān) . 這一點(diǎn)很相像于重力場中的重力加速度 , 點(diǎn)定就重力加速度定 . 與放入該處物體 的質(zhì)

7、量無關(guān) , 即使不放入物體 , 該處的重力加速度仍為一個定值 5,電場強(qiáng)度是矢量,電場強(qiáng)度的合成依據(jù)矢量的合成法就 （平行四邊形法就 和三角形法就） 6,電場強(qiáng)度和電場力是兩個概念,電場強(qiáng)度的大小與方向跟放入的檢驗(yàn)電荷無 關(guān),而電場力的大小與方向就跟放入的檢驗(yàn)電荷有關(guān), 五,電場線： 定義： 在電場中為了形象的描畫電場而人為想象出或假想的曲線 描述 E 的強(qiáng) 弱 第 4 頁,共 15 頁 疏密 和方向 ；電場線實(shí)際上并不存 但 E 又是客觀存在的,電場線是人為引入的爭論工具； 實(shí)際上是不存在的； 電場線是人為引進(jìn)的, 法拉第第一提出用電場線形象生動地描畫電場或磁場； 切線方向表示該點(diǎn)場強(qiáng)的方向

8、,也是正電荷的受力方向 靜電場電場線有始有終：始于“ +”,終止于“ - ”或無窮遠(yuǎn), 從正電荷動身到負(fù)電荷終止,或從正電荷動身到無窮遠(yuǎn)處終止,或者從無窮遠(yuǎn) 處動身到負(fù)電荷終止 疏密表示該處電場的強(qiáng)弱,也表示該處場強(qiáng)的大小越密,就 E 越 強(qiáng) 勻強(qiáng)電場的電場線平行且等間距直線表示 除外 沒有畫出電場線的地方不愿定沒有電場 平行板電容器間的電場,邊緣 沿著電場線方向,電勢越來越低但 E 不愿定減??；E 方向電勢降低最快 沿 的方向； 電場線等勢面電場線由高等勢面批向低等勢面 . 靜電場的電場線不相交 , 不終斷 , 不成閉合曲線；但變化的電場的電場線是閉 合的； 電場線不是電荷運(yùn)動的軌跡也不能確

9、定電荷的速度方向； 除非三個條件同時中意：電場線為直線,v 0=0或 v0方向與 E 方向平行； 僅 第 5 頁,共 15 頁受電場力作用； 六,熟記幾種典型電場的電場線特點(diǎn)： （重點(diǎn)） 勻強(qiáng)電場,點(diǎn)電荷與帶電平板,等量異種點(diǎn)電荷的電場,等量同種點(diǎn)電荷的電 場,孤立點(diǎn)電荷四周的電場 孤立點(diǎn)電荷四周的電場；等量異種點(diǎn)電荷的電場 連線和中垂線上的電場特 點(diǎn) ；等量同種點(diǎn)電荷的電場 連線和中垂線上的電場特點(diǎn) ；勻強(qiáng)電場； 點(diǎn)電荷與帶電平板；具有某種對稱性的電場；均勻輻射狀的電場周期性 變化的電場； 電場能的性質(zhì) 電勢 一,電勢差 U （是指兩點(diǎn)間的） 定義：電場中兩點(diǎn)間移動檢驗(yàn)電荷 q（從 AB）,

10、電場力做的功 WAB 跟其電量 q的比值叫做這兩點(diǎn)間的電勢差, UAB=W AB/q 是標(biāo)量 UAB 的正負(fù)只表示兩點(diǎn)電勢 誰高誰低； UAB 為正表示 A 點(diǎn)的電勢高于 B 點(diǎn)的電勢； 數(shù)值上 =單位正電荷從 AB 過程中電場力所做的功； 等于 A, B 的電勢之, 即 UAB= A B差 在勻強(qiáng)電場中 UAB= EdE dE 表示沿電場方向上的距 離 意義： 反映電場本身性質(zhì),取決于電場兩點(diǎn),與移動的電荷無關(guān),與零電勢的 選取無關(guān), 電勢差對應(yīng)靜電力做功, 電能 其它形式的能； 電動勢對應(yīng)非靜電力做功 電能 其它形式的能 點(diǎn)評 ：電勢差很類似于重力場中的高度差物體從重力場中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)

11、, 重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點(diǎn)的高度差 h W/G 二,電勢 （是指某點(diǎn)的）描述電場能性質(zhì)的物理量； 必需先選一個零勢點(diǎn), （具有相對性）相對零勢點(diǎn)而言,常選無窮遠(yuǎn)或大地作為 零電勢； 正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中各點(diǎn)的電勢為正,負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中各點(diǎn)的電勢為 負(fù)； 定義：某點(diǎn)相對零電勢的電勢差叫做該點(diǎn)的電勢,是標(biāo)量 在數(shù)值上 =單位正電荷由該點(diǎn)移到零電勢點(diǎn)時電場力所做的功 . 特點(diǎn)： 標(biāo)量：有正負(fù),無方向,只表示相對零勢點(diǎn)比較的結(jié)果； 電場中某點(diǎn)的電勢由電場本身因素準(zhǔn)備,與檢驗(yàn)電荷無關(guān)；與零勢點(diǎn)的選取 有關(guān)； 沿電場線方向電勢降低,逆； ；（但場強(qiáng)不愿定減?。?；沿 E 方向電勢降 得最快

12、； 當(dāng)存在幾個場源時,某處合電場的電勢等于各個場源在此處產(chǎn)生電勢代數(shù)和 的疊加； 電勢高低的判定方法： 1 依據(jù)電場線的方向判2 電場力做功判3 電勢能定； 定； 變 第 7 頁,共 15 頁化判定； 點(diǎn)評 ：類似于重力場中的高度某點(diǎn)相對參考面的高度差為該點(diǎn)的高度 留意： 1 高度是相對的與參考面的選取有關(guān),而高度差是確定的與參考面 的選取無關(guān)同樣電勢是相對的與零電勢的選取有關(guān),而電勢差是確定的,與 零電勢的選取無關(guān) 2 一般選取無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零當(dāng)零電勢選定以后,電場中各點(diǎn)的 電勢為定值 3 電場中 A,B 兩點(diǎn)的電勢差等于 A, B 的電勢之差 , 即 UAB= A B, 沿電場線

13、方向電勢降低 . 三,電勢能 E 1 概念：由電荷及電荷在電場中的相對位置準(zhǔn)備的能量,叫電荷的電勢能； 電勢能具有相對性,與零參考點(diǎn)的選取有關(guān) 通常選地面或遠(yuǎn)為電勢能零點(diǎn) 特別指出： 電勢能實(shí)際應(yīng)用不大,常實(shí)際應(yīng)用的是電勢能的變化； 電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能 E=q A0 四,電場力做功與電勢能 =把電荷從今點(diǎn)移到電勢能零處電場力所做的功； 1電勢能：電場中電荷具有的勢能稱為該電荷的電勢能電勢能是電荷與所在 電場所共有的； 2電勢能的變化：電場力做正功電勢能削減；電場力做負(fù)功電勢能增加 第 8 頁,共 15 頁重力勢能變化：重力做正功重力勢能削減；重力做負(fù)功重力勢能增加 電場力做功： 由電荷的

14、正負(fù)和移動的方向去判定 勢能的變化（重點(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)問） 4 種情形 功的正負(fù) 電 正,負(fù)電荷沿電場方向和逆電場方向的 4 種情（上課時確定要搞清楚的, 形； 否就對以后的學(xué)習(xí)帶來困難） 電場力做功過程就是電勢能與其它形式能轉(zhuǎn)化的過程（電勢差） ,做功的數(shù)值就 是能量轉(zhuǎn)化的多少； W=FSCOS 勻 強(qiáng)電場 W=qEd d為沿場強(qiáng)方向上的距離 W=qU=- Ep, U 為電勢差, q為電量 重力做功： W Gh, h 為高度差, G 為重量 電場力做功跟路徑無關(guān),是由初末位置的電勢差與電量準(zhǔn)備 重力做功跟路徑無關(guān),是由初末位置的高度差與重量準(zhǔn)備 四,等勢面,線,體 1電場中電勢相等的點(diǎn)所組成的面為

15、等勢面 2特點(diǎn) 1 各點(diǎn)電勢相等,等勢面上任意兩點(diǎn)間的電勢差為零, 在特勢面上移動電荷 不論方式如何 , 只要起終點(diǎn)在同一等勢面上 電場力不做 功 電場力做功為零,路徑不愿定沿等勢面運(yùn)動,但起點(diǎn),終點(diǎn)確定在同一等勢面 第 9 頁,共 15 頁上； 2 畫法規(guī)定：相領(lǐng)等勢面間的電勢差相等 弱 等差等勢面的蔬密可表示電場的強(qiáng) 3 處于靜電平穩(wěn)狀態(tài)的導(dǎo)體：整個導(dǎo)體是一個等勢體,其表面為等勢面 E 內(nèi) =0,任兩點(diǎn)間 UAB=0越靠近導(dǎo)體表面等勢面越密,形狀越與導(dǎo)體形狀相像,等勢面越密電場強(qiáng) 度越大,曲率半徑越小 越尖 的地方,等勢面 電場線 都越密 , 這就可說明尖端 放電現(xiàn)象,如避雷針； 4 勻強(qiáng)

16、電場,電勢差相等的等勢面間距離相等,點(diǎn)電荷形成的電場,電勢差 相等的等勢面間距不相等,越向外距離越大 5 等勢面上各點(diǎn)的電勢相等但電場強(qiáng)度不愿定相等 6 電場線等勢面,且由電勢高的面指向電勢低的面,沒電場線方向電勢降 低； 7 兩個等勢面永不相交 規(guī)律方法 1 ,一組概念的懂得與應(yīng)用 電勢,電勢能,電場強(qiáng)度都是用來描述電場性質(zhì)的物理, ,它們之間有特別親熱 的聯(lián)系,但也有很大區(qū)分,解題中確定留意區(qū)分,現(xiàn)列表進(jìn)行比較 （1）電勢與電勢能比較： 電勢 電勢能 第 10 頁,共 15 頁1 反映電場能的性質(zhì)的物理量 荷在電場中某點(diǎn)時所具有的電勢能 2 電場中某一點(diǎn)的電勢 的大小, 電勢能的大小是由點(diǎn)

17、電荷 q 和該點(diǎn) 只跟電場本身有關(guān), 跟點(diǎn)電荷無關(guān) 電勢 共同準(zhǔn)備的 3 電勢差卻是指電場中兩點(diǎn)間的電 電勢能差 是指點(diǎn)電荷在電場 勢之差, U= A B,取 B=0中兩點(diǎn)間的電勢能之差 = A 時, A=U B=W,取 B=0 時, A= 4電勢沿電場線逐步降低, 取定零電 正點(diǎn)荷（十 q）：電勢能的正負(fù)跟電 勢點(diǎn)后, 某點(diǎn)的電勢高于零者, 為 勢的正負(fù)相同 正值某點(diǎn)的電勢低于零者, 為負(fù) 負(fù)電荷（一 q）：電勢能的正負(fù)限電 5值 勢的正負(fù)相反 單位：伏特 單位：焦耳 6聯(lián)系： =q, w= =qU （2）電場強(qiáng)度與電勢的對比 1電場強(qiáng)度 E 電勢 描述電場的力的性質(zhì) 描述電場的能的性質(zhì) 2

18、電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于放在該點(diǎn) 電場中某點(diǎn)的電勢等于該點(diǎn)跟選定 的正點(diǎn)電荷所受的電場力 F 跟正 的標(biāo)準(zhǔn)位置（零電勢點(diǎn)）間的電勢 點(diǎn)電荷電荷量 q 的比值 E=F/q,E 差, =/q , 在數(shù)值上等于單 在數(shù)值上等于單位正電荷所受的 位正電荷所具有的電勢能 電場力 3矢量 標(biāo)量 4單位： N/C;V/m V（1V=1J/C） 5聯(lián)系：在勻強(qiáng)電場中 UAB=Ed d為 A,B 間沿電場線方向的距離） 電勢沿著電場強(qiáng)度的方向降落 2, 公式 E=U/d 的懂得與應(yīng)用 1 公式 E=U/d 反映了電場強(qiáng)度與電勢差之間的關(guān)系,由公式可知,電場強(qiáng)度的 方向就是電勢降低最快的方向 2 公式 E=U/d 只

19、適用于勻強(qiáng)電場,且 d 表示沿電場線方向兩點(diǎn)間的距離,或兩 點(diǎn)所在等勢面的范離 3 對非勻強(qiáng)電場,此公式也可用來定性分析,但非勻強(qiáng)電場中,各相鄰等勢面 的電勢差為確定值時,那么 E 越大處, d 越小,即等勢面越密 3, 電場力做功與能量的變化應(yīng)用 電場力做功,可與牛頓其次定律,功和能等相綜合,解題的思路和步驟與 力學(xué)中的完全相同,但要留意電場力做功的特點(diǎn)與路徑無關(guān) 學(xué)問簡析 一,電場中的導(dǎo)體 1,靜電感應(yīng)： 把金屬導(dǎo)體放在外電場 E 外 中,由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場力 作用定向移動,使得導(dǎo)體兩端顯現(xiàn)等量的異種電荷,這種由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電 子在外電場作用下重新分布的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)； 第 12 頁,共 15 頁（在靠近帶電體端感應(yīng)出異種電荷,在遠(yuǎn)離帶電體端感應(yīng)出同種電荷） 由帶電 粒子在電場中受力去分析； 靜電感應(yīng)可從兩個角度來懂得： 依據(jù)同種電荷相排斥,異種電荷相吸引來說明； 也可以從電勢的角度來說明,導(dǎo)體中的電子總是沿電勢高的方向移動 2靜電平穩(wěn)狀態(tài)： 發(fā)生靜電感應(yīng)后的導(dǎo)體,兩端面顯現(xiàn)等量感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷產(chǎn)生一個附加電 場 E 附 ,這個 E 附 與原電場方向相反, 當(dāng) E 附增到與原電場等大時, （即 E 附與 E 外 ）, 合場強(qiáng)為零,自由電子定向移動停止,這時的導(dǎo)體處于靜電平平穩(wěn)狀態(tài)； 留意：這沒有定向移動而不是說導(dǎo)體內(nèi)部的電荷不動,內(nèi)部