电场知识点讲解.doc

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3-1第一章电场

电场力的性质

知识简析一、电荷、电荷守恒定律

1、两种电荷：

用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。

2、元电荷：

一个元电荷的电量为1．6×10－19C，是一个电子所带的电量。

说明：

任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。

3、起电：

使物体带电叫起电，使物体带电的方式有三种①摩擦起电，②接触起电，③感应起电。

4、电荷守恒定律：

电荷既不能创造，也不能被消灭，它们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，系统的电荷总数是不变的．

注意：

电荷的变化是电子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。

二、库仑定律

1．内容：

真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。

2．公式：

F=kQ1Q2／r2k＝9．0×109N·m2／C2

3．适用条件：

（1）真空中；

（2）点电荷．

点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷．（这一点与万有引力很相似，但又有不同：

对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。

点电荷很相似于我们力学中的质点．

注意：

①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律

②使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引”的规律定性判定。

三、电场：

1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质．电荷间的作用总是通过电场进行的。

2、电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。

3、电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。

四、电场强度

1．定义：

放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度，表示该处电场的强弱

2．表达式：

E＝F/q单位是：

N/C或V/m；

E=kQ/r2（导出式，真空中的点电荷，其中Q是产生该电场的电荷）

E＝U/d（导出式，仅适用于匀强电场，其中d是沿电场线方向上的距离）

3．方向：

与该点正电荷受力方向相同，与负电荷的受力方向相反；电场线的切线方向是该点场强的方向；场强的方向与该处等势面的方向垂直．

4．在电场中某一点确定了，则该点场强的大小与方向就是一个定值，与放入的检验电荷无关，即使不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变，这一点很相似于重力场中的重力加速度，点定则重力加速度定，与放入该处物体的质量无关，即使不放入物体，该处的重力加速度仍为一个定值．

5、电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法则．（平行四边形法则和三角形法则）

6、电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关，

五、电场线：

是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线，客观并不存在．

1．切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．

2．从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．

3．疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小．

4．匀强电场的电场线平行且距离相等．

5．没有画出电场线的地方不一定没有电场．

6．顺着电场线方向，电势越来越低．

7．电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直．

8．电场线永不相交也不闭合，

9．电场线不是电荷运动的轨迹．

电场能的性质

知识简析一、电势差

电荷从电场中的一点移到另一点，电场力做的功跟其电量的比值叫做这两点的电势差，U=W/q，是标量．

点评：

电势差很类似于重力场中的高度差．物体从重力场中的一点移到另一点，重力做的功跟其重量的比值叫做这两点的高度差h＝W/G．

二、电势

某点相对零电势的电势差叫做该点的电势，是标量．在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功.由电场本身因素决定，与检验电荷无关。

点评：

类似于重力场中的高度．某点相对参考面的高度差为该点的高度．

注意：

（1）高度是相对的．与参考面的选取有关，而高度差是绝对的与参考面的选取无关．同样电势是相对的与零电势的选取有关，而电势差是绝对的，与零电势的选取无关．

（2）一般选取无限远处或大地的电势为零．当零电势选定以后，电场中各点的电势为定值．

（3）电场中A、B两点的电势差等于A、B的电势之差,即UAB=φA－φB,沿电场线方向电势降低.

三、电场力做功与电势能

1．电势能：

电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能．电势能是电荷与所在电场所共有的。

2．电势能的变化：

电场力做正功电势能减少；电场力做负功电势能增加．

重力势能变化：

重力做正功重力势能减少；重力做负功重力势能增加．

3．电场力做功：

W=qU，U为电势差，q为电量．

重力做功：

W＝Gh，h为高度差，G为重量．

电场力做功跟路径无关，是由初末位置的电势差与电量决定

重力做功跟路径无关，是由初末位置的高度差与重量决定．

四、等势面

1．电场中电势相等的点所组成的面为等势面．

2．特点

（1）各点电势相等．

（2）等势面上任意两点间的电势差为零．

（3）电荷沿着等势面运动，电场力不做功．

（4）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其面为等势面．

（5）匀强电场，电势差相等的等势面间距离相等，点电荷形成的电场，电势差相等的等势面间距不相等，越向外距离越大．

（6）等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等．

（7）电场线跟等势面垂直，且由电势高的面指向电势低的面

（8）两个等势面永不相交．

电场中的导体、电容器

知识简析一、电场中的导体

1、静电感应：

绝缘导体放在一个带电体的附近，在绝缘导体上靠近带电体的一端应带电体的异种电荷，在远离带电体的一端带同种电荷．静电感应可从两个角度来理解：

根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释；也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动．

2．静电平衡状态：

导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态．注意这里是没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动，

3．处于静电平衡状态的导体：

（1）内部场强处处为零，导体内部的电场强度是外加电场和感应电荷产生电场叠加的结果．（因为假若内部场强不为零，则内部电荷会做定向运动，那么就不是静电平衡状态了）

（2）净电荷分布在导体的外表面，内部没有净电荷．（因为净电荷之间有斥力，所以彼此间距离尽量大，净电荷都在导体表面）

（3）是一个等势体，表面是一个等势面．（因为假若导体中某两点电势不相等，这两点则有电势差，那么电荷就会定向运动）．

4．静电屏蔽

处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零,导体内部区域不受外部电场的影响,这种现象就是静电屏蔽.

二、电容

1．定义；电容器所带的电量跟它的两极间的电势差的比值叫做电容器的电容．C=Q/U

2．说明：

（1）电容器定了则电容是定值，跟电容器所带电量及板间电势差无关．

（2）单位：

法库/伏

（3）电容器所带电量是指一板上的电量．

（4）平行板电容器C=．ε为介电常数，真空中ε＝1，空气中通常也取1，S为板间正对面积，不可简单的理解为板的面积，d为板间的距离．

（5）电容器被击穿相当于短路，而灯泡坏了相当于断路。

（6）常用电容器：

可变电容、固定电容（纸介电容器与电解电容器）．

（7）C＝ΔQ/ΔU因为U1=Q1/C．U2=Q2/C．所以C＝ΔQ/ΔU

（8）电容器两极板接入电路中，它两端的电压等于这部分电路两端电压，当电容变化时，电压不变；电容器充电后断开电源，一般情况下电容变化，电容器所带电量不变．

带电粒子在电场中的运动

规律方法一、带电物体在电场中的运动

带电物体（一般要考虑重力）在电场中受到除电场力以外的重力、弹力、摩擦力，由牛顿第二定律来确定其运动状态，所以这部分问题将涉及到力学中的动力学和运动学知识。

二、带电粒子在电场中的运动

带电粒子在电场中的运动与前面的带电物体在电场中的运动的不同点就是不考虑粒子的重力．带电粒子在电场中运动分两种情况：

第一种是带电粒子垂直于电场方向进入电场，在沿电场力的方向上初速为零，作类似平抛运动．第二种情况是带电粒子沿电场线进入电场，作直线运动．

1、加速电场

加速电压为U，带电粒子质量为m，带电量为q，假设从静止开始加速，则根据动能定理½mv2=Uq，所以离开电场时速度为v=．

2、在匀强电场中的偏转

如图所示，板长为L，板间距离为d，板间电压为U，带电粒子沿平行于带电金属板以初速度v0进入偏转电场，飞出电场时速度的方向改变角α。

①知道在偏转电场中的两个分运动：

垂直电场方向的匀速运动，vx＝v0，平行电场方向的初速度为零，加速度为Eq/m的匀加速直线运动

②偏向角tanα=qUL/mdv02

推导：

在电场中运动的时间t＝L/v0………①

在电场中的加速度a＝qU/dm………②

飞出电场时竖直方向速度vy＝at………③

偏转角的正切值tanα=vy/v0……………④由①②③④可得tanα=qUL/mdv02

③飞出电场时，竖直方向位移y=½at2=qUL2/2mdv02

④经同一加速电场由静止加速的两个质量、电量均不同的粒子，进入同一偏转电场，飞出时偏转角相同U0q=½mv……①tanα=qUL/mdv02……②

由①②得tanα=UL/2dU0所以两粒子的偏转角相同与m与q无关．

注意：

这里的U与U0不可约去，因为这是偏转电场的电压与加速电场的电压，二者不一定相等．

⑤沿速度v反方向延长交MN交于Q点，则QN＝L/2,QN＝y/tanα=L/2

⑥粒子在电场中运动，一般不计粒子的重力，个别情况下需要计重力，题目中会说时或者有明显的暗示。

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