静电场知识点总结例题分析汇总

中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！1私塾国际学府学科教师辅导教案组长审核：学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：物理学科教师：授课主题教学目的教学重点授课日期及时段教学内容第一章静电场电荷及其守恒定律、库仑定律要点一、电荷及电荷守恒定律1、自然界中存在两种电荷(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷．我们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示；把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示.(2)自由电子和离子：金属中离原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子，失去电子的原子便成为带正电的离子，简称正离子；得到电子的原子便成为带负电的离子，称为负离子．(3)电荷的性质：①同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；②任何带电体都能吸引轻小物体2、物体带电的三种方式比较静电场中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！2实验结果原因摩擦起点毛皮摩擦橡胶棒由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦过程中由于摩擦力做功使毛皮上的一些电子转移到橡胶棒，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电．接触起点带电体接触验电器带电体接触验电器时，带电体的部分电荷转移到验电器上，使验电器带电．感应起点带电体靠近验电器当带电体靠近验电器时，由于电荷间的相互吸引或排斥，使验电器两端带上等量异种电荷，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．注意：感应起电只适用于导体，摩擦起电只适用于绝缘体．因为只有导体的电子才可以自由移动，绝缘体的电子不能自由移动，因此，绝缘体不会发生感应起电．3、电荷守恒定律1．内容电荷既不能创造，也不能消灭，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，这个结论叫做电荷守恒定律．2．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，电荷的代数和总是保持不变的．4、元电荷（1）电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：q.单位：库仑，符号：C.（2）元电荷:电子所带电荷量是带电体的所带电荷量的最小单元，叫做元电荷，用e表示.要点诠释：（1）所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍.也就是说，电荷量是不能连续变化的物理量.（2）元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的.通常情况元电荷e的值可取作：-191610Ce.（3）比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷.如电子的电荷量e和电子的质量me(me=0.91×10－30kg)之比，叫电子的比荷.中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！31117610Ckgee./m=1.76×1011C/kg，可作为物理常量使用.例1、关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（）A．物体所带的电荷量可以为任意实数B．物体所带的电荷量只能是某些特定值C．物体带电＋1.60×10-9C，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子D．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一定为e的整数倍，故A错，B、C、D正确．例2、将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是（）A．先把两球分开，再移走棒B．先移走棒，再把两球分开C．先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开D．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷，乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故A正确；如果先移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电性，故B错；如果先将棒接触一下其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故C正确．可以采用感应起电的方法使两导体球带电，而使棒的带电荷量保持不变，故D错误．要点二、库仑定律真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟电荷量的乘积成正比，跟距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.这种作用力叫做静电力，也叫库仑力.公式：122qqFkr其中，q1、q2为两个电荷的电量，r为两个电荷中心的距离.k为静电力恒量，它的数值由选取的单位决定，国际单位制中k=9.0×109N·m2/C2.库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律，但人们至今还不能说明它们的这种相似性.要点诠释：1．适用条件：真空中的点电荷．点电荷也是一个理想化的模型，是一种科学的抽象.当带电体的线度远远小于带电体之间的距离，以致带电体的形状和大小对其相互作用力的影响可以忽略不计，这样的电荷叫点中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！41222qqqqkkLrL，12122qqqqkkrL2q3qC.443C43C4电荷.但在具体问题中，两均匀带电球体或带电球壳之间的库仑作用力可以看成将电荷集中在球心处产生的作用力.提醒：在利用库仑定律122qqFkr计算库仑力时，从数学角度分析，若两电荷间的距离r→0，F→∞；但在物理上是错误的，因为当r→∞时电荷已经失去了作为点电荷的前提条件，此时库仑定律已不再适用．2．库仑力是“性质力”：库仑力也叫做静电力，是“性质力”不是“效果力”，它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性，同样遵循牛顿第三定律，不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大．在实际应用时，库仑力与其他力一样，对物体的平衡或运动起着独立的作用，受力分析时不能漏掉．3．库仑定律是电磁学的基本定律之一．库仑定律给出的虽然是点电荷间的静电力，但是任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向．4．应用库仑定律应注意：(1)统一国际单位：因静电力常量99.010kN·m2/C2，所以各量要统一到国际单位．(2)计算库仑力时，q1、q2可先只代入绝对值求出库仑的大小，再由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断力的方向．例1、两个正电荷q1和q2电量都是3C，静止于真空中的A、B两点，相距r=2m.若在A、B的连线上放一电荷q，恰能使q1、q2、q三个电荷都处于平衡状态，试确定q所带电荷量及所放的位置.【解析】据三个电荷平衡问题中“三点共线，两同夹异”的规律，电荷q必然带负电，且位于A、B之间，设q距离A为L，由q的合力为零，得：将q1=q2=3C,r=2m代入求得L=1m，即q放于A、B连线的中点.又因q1或q2合力也为零，即：所以：所以q所带电荷量为：答案：A、B连线中点中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！5例2、如图所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10cm长的绝缘支杆上，B静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰与A等高，若B的质量为g，则B带电荷量是多少？(取g=10m/s2)【解析】因为B静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰与A等高，设A、B之间的水平距离为L.依据题意可得tan30°=,对B进行受力分析，如图所示，依据物体平衡条件解得库仑力：F=mgtan30°==0.3N.依据解得答案：1.0×10-6C电场强度要点一、电场、电场强度1、电场（1）产生：电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间相互作用的特殊物质.（2）基本性质：对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，这种力叫电场力.电场具有能量.2、试探电荷与场源电荷（1）试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，也叫检验电荷.这种电荷必须电量很小、体积很小.（2）场源电荷：被检验的电场是由电荷Q激发的，则电荷Q被称为场源电荷或源电荷.303hLh10Lcm103cm,tan3033333031010N321222qqQFkFk.rL得：2269FL0.3Q10310C1.010C.k910中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！63、电场强度（1）物理意义电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，反映了电场力的特性.（2）定义在电场中放一个检验电荷，它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度，简称场强.定义式：qFE单位：牛／库（N/C）（3）电场强度的理解①矢量性：场强是矢量，其大小按定义式FEq计算即可，其方向规定为正电荷在该点的受力方向.负电荷受电场力方向与该点场强方向相反.②唯一性：电场中某一点处的电场强度E的大小和方向是唯一的，其大小和方向取决于场源电荷及空间位置.是客观存在的，与放不放检验电荷以及放入检验电荷的正、负电量的多少均无关，既不能认为E与F成正比，也不能认为E与q成反比.（4）电场强度和电场力的比较①由电场强度的定义式FEq，可导出电场力F=qE.②电场力是由电荷和场强共同决定的，而场强是由电场本身决定的.要点二、点电荷的电场1、点电荷Q在真空中形成的电场（1）大小：E＝k2rQ，Q为场源点电荷，r为考察点与场源电荷的距离.（2）方向：正电荷受电场力的方向为该点场强方向,负电荷受电场力的方向与该点场强方向相反.可见，在点电荷形成的电场中，在以点电荷为球心的球面上的各点电场强度大小相等，但方向不同.2、两个关于场强公式的比较区别公式物理含义引入过程适用范围备注FEq是电场强度大小的定义式由比值法引入，E与F、q无关，反映某点电场的性质适用于一切电场电场强度由场本身决定，与试探电荷无关，不能理解为E与F成正比，与q成反比2QEkr是真空中点电荷场强的决定式由FEq和库仑定律导出真空中的点电荷2kQEr告诉人们场强大小的决定因素是Q和r，而FEq中E与F、q无关.中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！7要点三、匀强电场（1）定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.（2）特点：电场线是间隔相等的平行直线.（3）常见的匀强电场：两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场.要点四、电场的叠加如果空间有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场，这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫作电场的叠加原理.电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定则.要点五、电场线1、电场线的意义及规定电场线是形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，曲线的疏密表示电场的强弱.①电场线是人们为了研究电场而假想的曲线，不是实际存在的线.②没有电场线通过的位置不一定就没有电场存在.③电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹.2、电场线的特点①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)③静电场中电场线始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远，它不封闭，也不在无电荷处中断④任意两条电场线不会在无电荷处相交(包括相切)3、常见电场的电场线电场电场线图样简要描述特点正点电荷发散状越靠近点电荷处，电场线越密，电场强度E越大以场源电荷为圆心一定长度为半径的圆周上的各点场强的大小相同，方向不同负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状电荷连线的中点处电场强度E=0电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线中国最负责的教育品牌失败是成功之母，加油！8等量异号电荷相吸状电荷的连线上的电场的方向是由正电荷指向负电荷电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直匀强电场平行的、等间距的、同向的直线电场强度处处相等例1关于电场线，下述说法中正确的是：（）A．电场线是客观存在的B．电场线与电荷运动的轨迹是一致的．C．电场线上某点的切线方向与与电荷在该点受力方向可以不同．D．沿电场线方向，场强一定越来越大．解析：电场线不是客观存在的，是为了形象描述电场的假想线，A选项是错的．B选项也是错的，静止开始运动的电荷所受电场力方向应是该点切线方向，下一时刻位置应沿切线方向上，可能在电场线上，也可能不在电场线上，轨迹