靜電場知識(shí)點(diǎn)

1、靜電場第一講 電場力的性質(zhì)一、 電荷及電荷守恒定律1、自然界中只存在兩種電荷，一種是正電，即用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電；另一種帶負(fù)電，用毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負(fù)電，毛皮帶正電。電荷間存在著相互作用的引力或斥力。電荷在它的周圍空間形成電場，電荷間的相互作用力就是通過電場發(fā)生的。電荷的多少叫電荷量，簡稱電量。元電荷1.6×1019C，所有帶電體的電荷量都等于的整數(shù)倍。、使物體帶電叫做起電。使物體帶電的方法有三種：（）摩擦起電；（）接觸帶電；（）感應(yīng)起電。、電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變。這

2、叫做電荷守恒定律。二、點(diǎn)電荷如果帶電體間的距離比它們的大小大得多，帶電體便可看作點(diǎn)電荷。三、庫侖定律、內(nèi)容：在真空中兩個(gè)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，跟它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。、公式：，叫庫侖力或靜電力，也叫電場力，可以是引力，也可以是斥力，叫靜電力常量，公式中各量均取國際單位制單位時(shí)，9.0×109N·m2/C2、適用條件：（）真空中；（）點(diǎn)電荷。四、電場強(qiáng)度、電場：帶電體周圍存在的一種物質(zhì)，由電荷激發(fā)產(chǎn)生，是電荷間相互作用的介質(zhì)。只要電荷存在，在其周圍空間就存在電場。電場具有力的性質(zhì)和能的性質(zhì)。、電場強(qiáng)度：（）定義：放

3、入電場中某點(diǎn)的試探電荷所受的電場力跟它的電荷量的比值叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。它描述電場的力的性質(zhì)。（），取決于電場本身，與、無關(guān)，適用于一切電場；，僅適用于點(diǎn)電荷在真空中形成的電場。（）方向：規(guī)定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)的受力方向相同。（）多個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場的場強(qiáng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)的矢量和。這叫做電場的疊加原理。在電場的某一區(qū)域里，如果各點(diǎn)的場強(qiáng)的大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域里的電場中勻強(qiáng)電場。五、電場線、概念：為了形象地描繪電場，人為地在電場中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致，這些曲線叫電場線。它是人們研究電

4、場的工具。、性質(zhì)：（）電場線起自正電荷（或來自無窮遠(yuǎn)），終止于電荷（或伸向無窮遠(yuǎn)）；（）電場線不相交；（）電場線的疏密情況反映電場的強(qiáng)弱，電場線越密場強(qiáng)越強(qiáng)，勻強(qiáng)電場的電場線是距離相等的平行直線；（）靜電場中電場線不閉合（在變化的電磁場中可以閉合）；（）電場線是人為引進(jìn)的，不是客觀存在的；（）電場線不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡。一、庫侖定律的適用條件庫侖定律的適用條件是真空中的點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是一理想化模型，當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的自身大小時(shí)，可以視其為點(diǎn)電荷而使用庫侖定律，另外，兩個(gè)帶電的導(dǎo)體球，當(dāng)不考慮導(dǎo)體一的電荷由于相互作用而重新分布的影響時(shí)（即仍看成均勻帶電球），可看作點(diǎn)電荷，電荷之間的距

5、離就為兩球心之間的距離。當(dāng)兩較大的金屬球距離較近時(shí)，由于異種電荷相互吸引、同種電荷相互排斥，使電荷的分布發(fā)生變化，電荷間的距離不再是兩球心間的距離。二、電場、電場強(qiáng)度及其理解只要有電荷存在，電荷周圍就存在電場。電場是電場力賴以存在的媒介，是客觀存在的一種物質(zhì)。電場作為物質(zhì)的最基本的性質(zhì)表現(xiàn)在對(duì)放入其中的電荷有力的作用，描述這一屬性的物理量就是電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度的定義采用比值定義法：將帶電量為的點(diǎn)電荷放入電場中的某點(diǎn)，如果點(diǎn)電荷受到的力（電場力）為，那么該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為，電場強(qiáng)度的單位是，規(guī)定其方向與正電荷在該點(diǎn)的受力方向一致。因此，電場強(qiáng)度的意義是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量。是電場強(qiáng)度的定義式

6、。電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度是一個(gè)預(yù)先確定的量，人們?yōu)榱酥?、測量這個(gè)值，在此處放入一個(gè)檢驗(yàn)電荷，看它受到的電場力等于多少，由此可以得也這個(gè)值，因此僅僅起到一個(gè)“測量工具”的作用，“測量工具”不能決定被測量值的大小。電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度，只要電場本身不變，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度就是一個(gè)確定的值，與檢驗(yàn)電荷的大小，或放不放檢驗(yàn)電荷無關(guān)，決不能理解為“與成正比，而與成反比”。點(diǎn)電荷的電場：就是點(diǎn)電荷在空間距為處激發(fā)的電場強(qiáng)度。方向：如果是正電荷，在與該點(diǎn)連線上，指向背離的方向；如果是負(fù)電荷，在與該點(diǎn)的連線上，指向的方向。同時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：（）在距為處的各點(diǎn)（組成一個(gè)球面）電場強(qiáng)度的大小相等，但方向不同，即各點(diǎn)

7、場強(qiáng)不同。（）是點(diǎn)電荷激發(fā)的電場強(qiáng)度計(jì)算公式，是由推導(dǎo)出來的，是電場強(qiáng)度的定義，適用于一切電場，而只適用于點(diǎn)電荷激發(fā)的電場。勻強(qiáng)電場：在電場中，如果各點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小都相同，這樣的電場電勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)電場中電場線是間距相等且互相平行的直線。是場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系式，只適應(yīng)于勻強(qiáng)電場。電場強(qiáng)度與電場力的區(qū)別電場強(qiáng)度電場力區(qū)別反映電場的力的性質(zhì)；其大小僅由電場本身決定；其方向僅由電場本身決定，規(guī)定其方向與正電荷在電場中的受力方向相同。僅指電荷在電場中的受力；其大小由放在電場中的電荷和電場共同決定；正電荷受力方向與電場方向相同，負(fù)電荷受力方向與電場方向相反。聯(lián)系三、電場線、 電場線與運(yùn)動(dòng)軌跡電場線是

8、為形象地描述電場而引入的假想曲線，規(guī)定電場線上每點(diǎn)的切線方向沿該點(diǎn)場強(qiáng)的方向，也是正電荷在該點(diǎn)受力產(chǎn)生加速度的方向（負(fù)電荷受力方向相反）。運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場中實(shí)際通過的徑跡，每項(xiàng)跡上每點(diǎn)的切線方向淡粒子在該點(diǎn)的速度方向。在力學(xué)的學(xué)習(xí)中我們就已經(jīng)知道，物體運(yùn)動(dòng)速度的方向和它的加速度的方向是兩回事，不一定重合。因此，電場線與運(yùn)動(dòng)軌跡不能混為一談，不能認(rèn)為電場線就是帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡。只有當(dāng)電荷只受電場力，電場線是直線，且?guī)щ娏Ｗ映跛俣葹榱慊虺跛俣确较蛟谶@條直線上，運(yùn)動(dòng)軌跡才和電場線重合。四、電場的疊加、所謂電場的疊加就是場強(qiáng)的合成，遵守平行四邊形定則，分析合場強(qiáng)時(shí)應(yīng)注意畫好電場強(qiáng)度的

9、平行四邊形圖示。在同一空間，如果有幾個(gè)靜止電荷同時(shí)在空間產(chǎn)生電場，如何求解空間某點(diǎn)的場強(qiáng)的大小呢？根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式和力的獨(dú)立作用原理，在空間某點(diǎn)，多個(gè)場源電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)，是各場源電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，這就是電場的迭加原理。、等量異種、等量同種點(diǎn)電荷的連線和中垂線上場強(qiáng)的變化規(guī)律。（）等量異種點(diǎn)電荷的連線之間，中點(diǎn)場強(qiáng)最??；沿中垂線從中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處，電場強(qiáng)度逐漸減??；等量同種點(diǎn)電荷的連線之間，中點(diǎn)場強(qiáng)最小，且一定等于零。因無限遠(yuǎn)處場強(qiáng)為零，則沿中垂線從中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處，電場強(qiáng)度先增大后減小，中間某位置必有最大值。（）等量異種點(diǎn)電荷連線和中垂線上關(guān)于中瞇對(duì)稱處的場強(qiáng)相同

10、；等量同種電荷連線和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱處的場強(qiáng)大小相等、方向相反。五、靜電感應(yīng)、靜電感應(yīng)：把金屬導(dǎo)體放在外電場中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場力作用而定向運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體的兩個(gè)端面出現(xiàn)等量的異種電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。第二講電場能的性質(zhì)一、電勢、電勢差、電勢差（）電荷在電場中由一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)，電場力所做的功AB跟它的電荷量的比值，叫做、兩點(diǎn)間的電勢差。電場中、兩點(diǎn)間的電勢差在數(shù)值上等于單位正電荷從點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)過程中電場力所做的功。即：。（）電勢差是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向。、間電勢差A(yù)B；、間電勢差BA。顯然UABBA。電勢差的值與零電勢的選取無關(guān)。在勻強(qiáng)電場中，（為電場中某兩點(diǎn)間的電勢差，為這兩點(diǎn)

11、在場強(qiáng)方向上的距離）。、電勢（）如果在電場中選取一個(gè)參考點(diǎn)（零電勢點(diǎn)），那么電場中某點(diǎn)跟參考點(diǎn)間的電勢差，就叫做該點(diǎn)的電勢。電場中某點(diǎn)的電勢在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)（零電勢點(diǎn)）時(shí)，電場力所做的功。（）電勢是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向。談到電勢時(shí)，就必須注明參考點(diǎn)（零勢點(diǎn)）的選擇。參考點(diǎn)的位置可以任意選取，當(dāng)電荷分布在有限區(qū)域時(shí)，常取無限遠(yuǎn)處為參考點(diǎn)，而在實(shí)際上，常取地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)。一般來說，電勢參考點(diǎn)變了，某點(diǎn)的電勢數(shù)值也隨之改變，因此電勢具有相對(duì)性。同時(shí)，電勢是反映電場能的性質(zhì)的物理量，跟電場強(qiáng)度（反映電場的力的性質(zhì)）一樣，是由電場本身決定的，對(duì)確定的電場中的某確定點(diǎn)，一旦參考點(diǎn)選定以

12、后，該點(diǎn)的電勢也就確定了。（）沿著電場線的方向電勢越來越低，逆著電場線的方向，電勢越來越高。（）電勢的值與零電勢的選取有關(guān)，通常取離電場無窮遠(yuǎn)處電勢為零；實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為零。（）當(dāng)存在幾個(gè)“場源”時(shí)，某處合電場的電勢等于各“場源”的電場在此處的電勢的代數(shù)和。二、電勢能、電荷在電場中具有的勢能叫做電勢能。嚴(yán)格地講，電勢能屬于電場和電荷組成的系統(tǒng)，習(xí)慣上稱作電荷的電勢能。、 電勢能是相對(duì)量，電勢能的值與參考點(diǎn)的選取有關(guān)。電勢為零的點(diǎn)，電勢能為零。、 電勢能是標(biāo)量，有正負(fù)，無方向。三、電場力做功與電荷電勢能的變化電場力對(duì)電荷做正功時(shí)，電荷的電勢能減少；電場力對(duì)電荷做負(fù)功時(shí)，電荷的電勢能增加。

13、電勢能增加或減少的數(shù)值等于電場力做功的數(shù)值。電荷在電場中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，它的電勢能的變化量是確定的，因而移動(dòng)電荷做功的值也是確定的，所以，電場力移動(dòng)電荷所做的功，與移動(dòng)的路徑無關(guān)。這與重力做功十分相似。注意：不論是否有其它力做功，電場力做功總等于電勢能的變化。四、等勢面電場中電勢相等的面叫等勢面。它具有如下特點(diǎn)：（） 等勢面一定跟電場線垂直；（） 電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面；（） 任意兩等勢面都不會(huì)相交；（） 電荷在同一待勢面上移動(dòng)，電場力做的功為零；（） 電場強(qiáng)度較大的地方，等差等勢面較密；（）等勢面是人們虛擬出來形象描述電場的工具，不是客觀存在的。五、等勢面與電場線

14、的關(guān)系、 電場線總是與等勢面垂直，且總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。、 若任意相鄰等勢面間電勢差都相等，則等勢面密處場強(qiáng)大，等勢面疏處場強(qiáng)小。、 沿等到勢均力敵面移動(dòng)電荷，電場力不做功，沿電場線移動(dòng)電荷，電場力一定做功。、 電場線和等勢面都是人們虛擬出來形象描述電場的工具。、 在電場中任意兩等勢面永不相交。六、電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系、 電勢反映電場能的特性，電場強(qiáng)度反映電場力的特性。、 電勢是標(biāo)量，具有相對(duì)性，而電場強(qiáng)度是矢量，不具有相對(duì)性。兩者疊加時(shí)運(yùn)算法則不同。電勢的正、負(fù)有大小的含義，而電場強(qiáng)度的正、負(fù)僅表示方向，并不表示大小。、 電勢與電場強(qiáng)度的大小沒有必然的聯(lián)系，某點(diǎn)的電勢為零

15、，電場強(qiáng)度可不為零，反之亦然。、 同一試探電荷在電場強(qiáng)度大處，受到的電場力大，但正電荷在電勢高處，電勢能才大，而負(fù)電荷在電勢高處電勢能反而小。、 電勢和電場強(qiáng)度都由電場本身的因素決定的，與試探電荷無關(guān)。、 在勻強(qiáng)電場中有關(guān)系式。七、對(duì)公式的理解及應(yīng)用公式反映了電場強(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。公式的應(yīng)用只適用于勻強(qiáng)電場，且應(yīng)注意的含義是表示某兩點(diǎn)沿電場線方向上的距離。由公式可得結(jié)論：在勻強(qiáng)電場中，兩長度相等且相互平行的線段的端點(diǎn)間的電勢差相等。Lcos（為線段與電場線的夾角，L為線段的長度）；對(duì)于非勻強(qiáng)電場，此公式可以用來定性分析某些問題，如在非勻強(qiáng)

16、電場中，各相鄰等勢面的電勢差為一定值時(shí)，那么有E越大處，d越小，即等勢面越密。重難點(diǎn)突破一、判斷電勢高低 1、利用電場線方向來判斷，沿電場線方向電勢逐漸降低。若選擇無限遠(yuǎn)處電勢為零，則正電荷形成的電場中，空間各點(diǎn)的電勢皆大于零；負(fù)電荷形成的電場中空間各點(diǎn)電勢皆小于零。2、利用來判斷，將WAB、q的正負(fù)代入計(jì)算，若UAB0則，若UAB0則。二、電場力做功的計(jì)算、由公式cos計(jì)算，但在中學(xué)階段，限地?cái)?shù)學(xué)基礎(chǔ)，要求式中為恒力才行，所以，這種方法有局限性，此公式只適合于勻強(qiáng)電場中，可變形為，式中為電荷初末位置在電場方向上的位移。、由電場力做功與電勢能改變關(guān)系計(jì)算，對(duì)任何電場都適用。、用ABAB來計(jì)算。

17、一般又有兩種處理方法：（）帶正、負(fù)號(hào)運(yùn)算：按照符號(hào)規(guī)則把所移動(dòng)的電荷的電荷量和移動(dòng)過程的始、終兩點(diǎn)的電勢差A(yù)B的值代入公式ABAB進(jìn)行教育處，根據(jù)計(jì)算所得W值的正、負(fù)來判斷是電場力做功還是克服電場力做功。其符號(hào)規(guī)則是：所移動(dòng)的電荷 若為正電荷，則q取正值；若移動(dòng)過程的始點(diǎn)電勢高于終點(diǎn)電勢，則UAB取正值。（2）用絕對(duì)值運(yùn)算：公式WAB中的q和UAB都取絕對(duì)值，即W。采用這種處理方法只能計(jì)算在電場中移動(dòng)電荷所做功的大小。要想知道移動(dòng)電荷過程中是電場力做功還是克服電場力做功，還需利用力學(xué)知識(shí)進(jìn)行判斷。判斷的方法是：在始、終兩點(diǎn)之間畫出表示電場線方向、電荷所受電場力方向和電荷移動(dòng)方向的矢量線、和，若

18、與的夾角小于，則是電場力做正功。、由動(dòng)能定理計(jì)算，。第三講帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)一、電容器、電容、 電容器：兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個(gè)電容器。、 電容 物理意義：表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。定義：電容器所帶的電荷量（一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值）與兩個(gè)極板間的電勢差的比值叫做電容器的電容。定義式：，對(duì)任何電容器都適用，對(duì)一個(gè)確定的電容器，電容是一個(gè)確定的值，不會(huì)隨電容器所帶電量的變化而改變。、常見電容器有：紙質(zhì)電容器，電解電容器，可變電容器，平行板電容器。電解電容器連接時(shí)應(yīng)注意其“”、“”極。二、平行板電容器平行板電容器的電容（平行板電容器的電容與兩板正對(duì)面積成正比，與兩板間距離成反比，

19、與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比）。是決定式，只對(duì)平行板電容器適應(yīng)。帶電平行板電容器兩極板間的電場可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場，。三、帶電粒子在電場中加速帶電粒子在電場中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量。1、在勻強(qiáng)電場中：、在非勻強(qiáng)電場中：四、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直于勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動(dòng)。垂直于場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)：，。平行于場強(qiáng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)：，側(cè)移距離：，偏轉(zhuǎn)角：。五、示波管的原理示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。如果在偏轉(zhuǎn)電極上加掃描電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極上加所要研究的信號(hào)電壓，其周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線。重難點(diǎn)突破一、平行板電容器動(dòng)態(tài)分析這類問題的關(guān)鍵在于弄清哪些是變量，哪些是不變量，在變量中哪是自變量，哪是因變量。同時(shí)應(yīng)注意理解平行板電容器演示實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。一般分兩種基本情況：、電容器兩極板電勢差保持不變。即平行板電