静电场知识点

静电场知识点编制：张辉勇审核：李广慧一、电荷和电荷守恒定律1．电荷(1)元电荷：电荷量为e＝____________的电荷叫做元电荷．质子和电子均带元电荷电荷量．(2)点电荷：___________对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．2．电荷守恒定律(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．(2)带电实质：物体带电的实质是__________．(3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体_____到另一个物体，或者从物体的一部分_____到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持_____．特别提示：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分．二、库仑定律1．内容：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_____，与它们的______________成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．公式：__________.式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量．3．适用条件：(1)________；(2)真空中．特别提示：当两带电体离得较近时，它们不能视为点电荷，库仑定律不再适用，但它们之间仍存在库仑力．4、应用库仑定律需注意的问题（1）．适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷，当带电体间的距离远大于它们本身尺度时，可把带电体看成点电荷．虽然从数学角度由r→0能得出F→∞的结论，但从物理角度分析，这一结论是错误的，因为r→0时，两电荷已不能再看成点电荷了．(2)．三点电荷平衡问题如图所示，在一条直线上的三点A、B、C，自由放置点电荷QA、QB、QC，每个电荷在库仑力作用下均处于平衡状态的条件是：(1)正、负电荷必须相互间隔(两同夹－异)．(2)QAQB，QCQB(两大夹－小)．(3)若QCQA则QB靠近QA(近小远大)．三、电场、电场强度和电场线1．电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2．电场强度(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．(2)定义：放入电场中某点的电荷所受的________跟它的_________的比值．(3)公式：E＝.单位：V/m或N/C.(4)方向：________在该点的受力方向，是矢量．(5)决定因素：电场强度取决于电场本身，与q无关．3．电场线及特点(1)电场线：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______方向表示该点的电场强度方向．(2)电场线的特点①电场线从______或无限远处出发终止于_______或无限远处．②电场线不相交．③在同一电场里，电场线越密的地方场强越___．(3)几种典型电场的电场线特别提示：(1)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．(2)电场中某点场强的大小和方向与该点放不放电荷以及所放电荷的大小和电性无关，由电场本身决定．四、电场叠加1．叠加原理：多个点电荷在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，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵守平行四边形定则．2．等量同种电荷和等量异种电荷的电场(1)等量同种电荷的电场如图甲所示．①两点电荷连线中点O处的场强为零，此处无电场线．②两点电荷连线中点O附近电场线非常稀疏，但场强不为零．③从两点电荷连线中点O沿中垂面(线)到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小．④两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行．⑤关于O点对称的两点A与A′，B与B′的场强等大、反向．(2)等量异种电荷的电场如图乙所示．①两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大．②两点电荷连线的中垂面(线)上，电场线的方向均相同，即场强方向相同，且与中垂面(线)垂直．③关于O点对称的两点A与A′、B与B′的场强等大同向．五、电场力做功和电势能的变化1．电场力做功：在电场中移动电荷时，电场力做的功只与起始位置和终止位置有关，与电荷经过的______无关．2．电势能：电荷在电场中也具有势能，叫做电势能，用Ep表示．3．电场力做功与电势能的关系(1)静电力做的功等于电势能的______量，即WAB＝EpA－EpB.(2)电荷在某点具有的电势能等于静电力把它从该点移动到_______位置时所做的功．即电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷________的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．六、电势、等势面、电势差1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的_______与它的________的比值．(2)表达式：φ＝.2．等势面(1)定义：电场中_________的各点构成的面．(2)特点：①在等势面上移动电荷，电场力不做功．②等势面一定与电场线垂直，即与场强方向____．③电场线总是由________的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方，电场线越密)．⑤任意两等势面不相交．3．电势差(1)定义：电场中两点间_______的差值．(2)表达式：UAB＝φA－φB.(3)电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿_________的距离的乘积，即UAB＝Ed.特别提示：电势和电势差都是由电场本身决定的，与检验电荷无关，但电势是相对量，电场中各点的电势与零电势点的选取有关，而电势差是绝对量，与零电势点的选取无关．七、静电平衡导体的特点1．导体内部场强处处为零；2．导体是一等势体，表面为一等势面．特别提示：导体表面尖锐处，电荷分布密集，场强大．八．功能关系一、电容器的动态问题分析方法1．先确定是Q还是U不变：电容器保持与电源连接，U不变；电容器充电后断开电源，Q不变．2．据平行板电容器C＝εrS4πkd来确定电容的变化．3．由C＝QU的关系判定Q、U的变化．(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；九、电势高低及电势能大小的比较方法1．比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．(2)判断出UAB的正负，再由UAB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若UAB0，则φAφB，若UAB0，则φAφB.(3)取无穷远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势低．2．电势能大小的比较方法(1)场源电荷判断法①离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小．②离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大．(2)电场线判断法①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．(3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．特别提醒：(1)电势差的正负表示两点电势的相对高低．(2)电场线或等差等势面越密的地方电场强度越大，但电势不一定越高．十、电容器、电容1．电容器(1)组成：由两个彼此_____又相互_____的导体组成．(2)带电量：一个极板所带电量的_______(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的________，电容器中储存_______．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中________转化为其他形式的能．2．电容(1)定义式：_______(2)单位：法拉(F)，1F＝____μF＝1012pF3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与_________成正比，与介质的__________成正比，与两极板间_____成反比．(2)决定式：C＝，k为静电力常量．①保持两极板与电源相连，则电容器两极板间______不变．②充电后断开电源，则电容器所带的_______不变．特别提示：(1)电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少、带不带电荷无关．(2)电容器充、放电时，电流的方向可以由正电荷定向移动的方向来确定．4、十一、带电粒子在电场中的运动1．带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理：qU＝____________(2)适用范围：__________．2．带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线．垂直于场强方向做__________运动：vx＝v0，x＝v0t.平行于场强方向做初速度为零的___________运动：结论：不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的．十二、示波管1．示波管装置:示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．如图所示．2．工作原理:示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器．如果在偏转电极XX′上加横向扫描电压，同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极XX′的扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线．十三、带电粒子在复合场中的运动1．带电粒子在电场中的运动是否考虑重力(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)．(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．vy＝at，y＝12at2，a＝qEm＝qUmd.侧移距离：y＝qUl22mv20d，偏转角：θ＝arctanqUlmdv20，如图6－3－1所示．2．作粒子速度的反向延长线，与初速度方向交于O点，O点与电场边缘的距离为x，如图6－3－4所示，则x＝ytanθ＝qUl22dmv20qUlmv20d＝l2.结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的x＝l2处的O点沿直线射出．特别提醒：用动能定理qUy＝12mv2－12mv20计算末速度时，要注意式中的Uy不是两极板间的电压U，而是入射点和出射点之间的电压Uy＝yd·U.2．带电粒子在重力场和匀强电场中的运动(1)由于带电粒子在匀强电场中所受电场力和重力都是恒力，不受约束的粒子做的都是匀变速运动，因此可以采取正交分解法处理．(2)等效“重力”法：将重力与电场力进行合成，合力F合等效于“重力”，a＝F合m等效于“重力加速度”，F合的方向等效于“重力”的方向，即在重力场中的竖直方向．2．带电粒子在重力场和匀强电场中的运动(1)由于带电粒子在匀强电场中所受电场力和重力都是恒力，不受约束的粒子做的都是匀变速运动，因此可以采取正交分解法处理．(2)等效“重力”法：将重力与电场力进行合成，合力F合等效于“重力”，a＝F合m等效于“重力加速度”，F合的方向等效于“重力”的方向，即在重力场中的竖直方向．二、带电粒子在电场中偏转的几个重要推论1．若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的，则由动能定理有：qU0＝12mv20由此得：y＝12at2＝ql2U2mv20d＝Ul24U0dtanθ＝qlUmv20d＝Ul2U0d