电场知识点总结

第1页共6页1《电场》1、三种起电方式对比表方式产生条件实质原因及结果摩擦起电两种不同的物质组成的两物体相互摩擦电子从一个物体转移到另一个物体由于摩擦力做功，使得对电子束缚能力弱的物体失去电子而带正电，对电子束缚能力强的物体得到电子而带负电感应起电导体靠近带电体时导体中电荷重新分配在带电体上电荷的作用下，导体中的正负电荷重新分配，使导体近端出现异种电荷，远端出现同种电荷（相对带电体电荷而言）接触带电导体与带电体接触时电荷的转移（一般是电子的转移）电荷的转移使导体带上了与带电体相同电性的电荷规律电荷守恒定律：电荷即不能创造，也不能消失，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2、元电荷与电量的区别于联系元电荷（基本电荷）元电荷是自然界中物体所能带上的最小电荷量，是电荷量为ce10196.1的电荷，不是电子也不是质子电荷量指物体所带电量的多少，带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍联系Q=ne3、点电荷与元电荷的比较点电荷是一种理想化模型，其带电荷量是元电荷的整数倍，能否把一个带电物体看做点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况来定，当带电物体的形状或大小对所研究的问题处于次要地位或者可以忽略时，我们就可以将它看做点电荷元电荷一个电子所带的电荷量叫做元电荷，用符号e表示，ce10196.1点电荷与元电荷（有叫基元电荷）的关系：点电荷所带电荷量是元电荷的整数倍4、库仑定律的内容、公式及条件库伦定律内容在真空中两个点电荷的相互作用力跟他们电荷量的乘积成正比，跟他们之间的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上表达式221rqkqF各量采用国际单位其中k为静电力常量，k=9．0×109Nm2/c2适用范围库仑定律适用于真空中、点电荷间的相互作用，点电荷在空气中的相互作用也可以应用该定律（1）对于两个均匀带电绝缘球体，可以将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离（2）对于两个带电金属球，要考虑金属球表面电荷的重新分布（3）库仑力在1010915m的范围内均有效，但不能根据公式错误地推论：但r趋于零时，F趋于无穷大，原因是，在这样的条件下，带电体不能看成电电荷5、电场强度与电场力的比较电场强度E电场力F反应电场中各点的力的性质的物理量定义式：qFE电场对放入其中电荷的作用力的计算式：F=qEE的大小只决定于电场本身，与电荷Q无关，在电场中不同的点，E的大小一般是不同的F的大小由放在电场中某点的点电荷q和该点的场强共同决定，F与q成正比对于确定的电场，其中各点的场强都有确定的方向同一电荷受力的方向因在电场中的位置而异；同一位置则因受力电荷的电性而异第2页共6页2匀强电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场－－－－点电荷与带电平板+孤立点电荷周围的电场E的单位：V/mF的单位：N6电场强度的性质矢量性电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量，规定正电荷受力方向为该点场强的方向惟一性电场中某点处的电场强度E是惟一的，它的大小和方向与放入该点的电荷无关，它决定与形成电场的电荷（源电荷）及空间位置，电场中每一点对应着的电场强度与是否放入电荷无关叠加性再同一空间，如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和6、电场强度的两个公式的比较区别公式物理含义引入过程使用范围qFE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2rkQE是真空中点电荷场强的决定式由qFE和库仑定律导出真空中的点电荷7、电场线的特征电场线的特征：（1）电场线是用来形象地描述电场分布的一簇曲线，实验虽然可以模拟电场线的形状，但电场线不是真实存在的，是一种假想线，（2）在静电场中，电场线起始于正电荷或无限远，终止于无限远或负电荷，不形成闭合曲线；（3）电场线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致；（4）电场线密处电场强，电场线疏处电场弱，(5)电场线在空间无电荷处不相交。常见电场线如下图所示对比点电荷、等量同种电荷、等量异种电荷电场的特点电场类型电场特点正点电荷（1）离点电荷越近，电场线越密集，场强越强，方向由正点电荷指向无穷远，或由无穷远指向负点电荷（2）在正（负）点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点（3）若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同负点电荷等量同种电荷（1）两点电荷连线中点的场强为零，此处无电场线（2）两点电荷连线中点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第3页共6页3（5）关于中点对称的两点场强等大，反向等量异种电荷（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）关于中点对称的两点的场强等大，同向8、电场强度、电势、电势差、电视能的区别于联系电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场力做功的本领描述电荷在电场中的能量，电荷做功的本领定义矢标性矢量：方向为放在电场中的正电荷的受力方向标量，但有正负，正负只表示大小标量，有正负，正负只表示正负的高低正电荷在正电势位置有正电势能，简化为：正正得正，负正得正，负负得正决定因素场强由电场本身决定，与试探电荷无关电势由电场本身决定，与试探电荷无关，其大小于参考点的选取有关，有相对性由电场本身的两点间差异决定，与试探电荷无关，与参考点选取无关由电荷量和该点电势二者决定，与参考点选取有关关系场强为零的地方电势电势为零的地方零场强区域两点间电势差一定为场强为零，电势能不一定为零，不一定为零场强不一定为零零，电势差为零的区域场强不一定为零电势为零，电势能不一定为零联系9等势面定义电场中电势相同的各点构成的面特点（1）等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直（2）在同一等势面上移动电荷时电场力不做功（3）电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面（4）任意两个等势面都不会相交（5）等势面越密的地方电场强度越大，即等势面分布的疏密可以描述电场的强弱典型等势面（1）点电荷电场中的等势面，以点电荷为球心的一簇球面，（2）等量异种点电荷电场中的等势面，两簇对称的曲面（3）等量同种点电荷电场中的等势面，两簇对称的曲面（4）匀强电场中的等势面，垂直于电场线的一簇平面（5）形状不规矩的带电导体附近的电场线及等势面9、静电感应、静电平衡、静电屏蔽的比较定义或描述特点或说明第4页共6页4静电感应把金属导体放在外电场，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个断面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应（1）静电感应可以使物体带电，不带电体在电场中产生静电感应现象，使靠近端带有与产生电场的电荷电性相异的电荷，远离端带同种电荷，若将物体分成两部分，则带上了等量异种电荷（2）使物体带电的方式有三种：1）接触起电；2）摩擦起电；3）感应起电，本质都是电荷的转移静电平衡发生静电感应的导体两端面感应出的等量异种电荷形成一附加电场E/，当附加电场与外电场的合场强为零时（即E/的大小等于E的大小而方向相反）自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态处于静电平衡状态的导体具有以下特点：（1）导体内部的场强（E与E/的合场强）处处为零，E内=0（2）整个导体是等势体，导体的表面是等势面（3）导体外部电场线与导体表面垂直，表面场强不一定为零（4）静电荷只分布在导体外表面上，且与导体表面的曲率有关。注意：孤立的带电体也处于静电平衡状态，因此也有以上特点静电屏蔽处于静电平衡状态的导体，内部场强区处处为零，导体内部区域不受外部电场的影响，这种想象就是静电屏蔽（1）导体空腔（不论是否接地）内部的电场不受腔外电荷的影响（2）接地的导体空腔（或丝网）外部电场不受腔内电荷的影响12、带电粒子在静电场中的行为特征（1）在电场中移动带电粒子时电场力做功及电势能变化的情况。①把正电荷从高电势处移到低电势处时，电场力做正功，电势能减少；②把正电荷从低电势处移到高电势处时，电场力做负功，电势能增加；③把正电荷从高电势处移到低电势处时，电场力做负功，电势能增加；④把正电荷从低电势处移到高电势处时，电场力做正功，电势能减少；（2）电加速。带电粒子质量为m，带电量为q，在静电场中静止开始仅在电场力作用下做加速运动，经过电势差U后所获得的速度v0可由动能定理来求得。即20mv21qU（3）电偏转带电粒子质量为m，带电量为q，以初速度v0沿垂直于电场方向射入匀强电声，仅在电场力作用下做电偏转运动。其运动类型为类平抛运动，若偏转电场的极板长度为L，极板间距为d，偏转电压为U。则相应的偏转距离y和偏转角度可由如下所示的类平抛运动的规律电势能1．定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量叫电势能。2．电势能具有相对性，通常取无穷远处或大地为电势能的零点。3．电势能大小：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功4．电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，这是判断电荷电势能如何变化的最有效方法。电势第5页共6页51．电势：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。电势用字母φ表示。①表达式：qWAOA单位：伏特（V），且有1V=1J/C。②意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能。③相对性：电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零。④标量：只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低。⑤高低判断：顺着电场线方向电势越来越低。等势面：电场中电势相等的点构成的面。①意义：等势面来表示电势的高低。②典型电场的等势面：ⅰ匀强电场；ⅱ点电荷电场；ⅲ等量的异种点电荷电场；ⅳ等量的同种点电荷电场。③等势面的特点：ⅰ同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功；ⅱ等势面一定跟电场线垂直；ⅲ电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。电势差1．电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量的q的比值。UAB=qWAB注意：电势差这个物理量与场中的试探电荷无关，它是一个只属于电场的量。电势差是从能量角度表征电场的一个重要物理量。电势差也等于电场中两点电势之差①BAABABBABAABUUUU②电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关。2．电场力做功：在电场中AB两点间移动电荷时，电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。WAB=q•UAB注意：①该式适用于一切电场；②电场力做功与路径无关③利用上述结论计算时，均用绝对值代入，而功的正负，借助于力与移动方向间关系确定。电势差与电场强度关系1．电场方向是指向电势降低最快的方向。在匀强电场中，电势降低是均匀的。2．匀强电场中，沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。U=E•d在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势。dUE注意：①两式只适用于匀强电场；②d是沿场方向上的距离。电荷引入电场1．将电荷引入电场将电荷引入电场后，它一定受电场力Eq，且一定具有电势能φq。2．在电场中移动电荷电场力做的功第6页共6页6在电场中移动电荷电场力做的功W=qU，只与始末位置的电势差有关。在只有电场力做功的情况下，电场力做功的过程是电势能和动能相互转化的过程。W=-ΔE=ΔEK。⑴无论对正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电势能就减小；克服电场力做功，电势能就增大。⑵正电荷在电势高处电势能大；负电荷在电势高处电势能小。⑶利用公式W=qU进行