高中物理静电场知识点归纳

第一讲电场力的性质一、电荷及电荷守恒定律1、自然界中只存在两种电荷，一种是正电，例如用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。2、电荷间存在着相互作用的引力或斥力（同性相吸，异性相斥）。3、电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。元电荷ｅ＝×10－19C，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。点电荷4、使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种：(1)摩擦起电；(2)接触带电；(3)感应起电。5、电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。【重点理解】（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电.当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应.接触起电指让不带电的物体接触带电的物体，则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷，如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触，验电器就带上了负电，且金属箔片会张开；带正电的物体接触不带电的物体，则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上，使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。实质：电子的得失或转移二、库仑定律１、内容：在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，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。２、公式：221rQQkF，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝×109N·m2/C2３、适用条件：（１）真空中；（２）点电荷。（Q1、Q2——两个点电荷带电量的绝对值）例1．两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将（）A.变大B．变小C．不变D．以上情况均有可能三、电场强度１、电场：带电体周围存在的一种物质，由电荷激发产生，是电荷间相互作用的介质。只要电荷存在，在其周围空间就存在电场。电场具有力的性质和能的性质。２、电场强度：（１）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。它描述电场的力的性质。电场强度的意义是描述电场强弱和方向的物理量。（２）qFE，电场强度定义式，适用于一切电场；电场强度大小取决于电场本身，与ｑ、Ｆ无关；2rQKE，仅适用于点电荷在真空中形成的电场。（３）方向：规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向相同。（４）多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。在电场某一区域，如果各点场强的大小和方向都相同，这个区域里的电场是匀强电场。五、电场线１、概念：为了形象地描绘电场，人为地在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫电场线。它是人们研究电场的工具。２、性质：（１）电场线起自正电荷（或来自无穷远），终止于负电荷（或伸向无穷远）；（２）电场线不相交；（３）电场线的疏密反映电场的强弱，电场线越密场强越强，匀强电场的电场线是距离相等的平行直线；（４）静电场中电场线不闭合（在变化的电磁场中可以闭合）；（５）电场线是人为引进的，不是客观存在的；（６）电场线不是电荷运动的轨迹。重难点突破一．电场点电荷的电场：2rQKE就是点电荷Ｑ在空间距Ｑ为ｒ处激发的电场强度。方向：如果Ｑ是正电荷，在Ｑ与该点连线上，指向背离Ｑ的方向；如果Ｑ是负电荷，在Ｑ与该点的连线上，指向Ｑ的方向。同时要注意以下几点：（１）在距Ｑ为ｒ处的各点（组成一个球面）电场强度的大小相等，但方向不同，即各点场强不同。（２）2rQKE是点电荷激发的电场强度计算公式，是由qFE推导出来的，qFE是电场强度的定义，适用于一切电场，而2rQKE只适用于点电荷激发的电场。匀强电场：在电场中，如果各点的电场强度的大小都相同，这样的电场电匀强电场，匀强电场中电场线是间距相等且互相平行的直线。dUE是场强与电势差的关系式，只适应于匀强电场。【总结】大小：E=F/q定义式普适E=kQ/r2计算式适用于真空中点电荷电场E=U/d计算式适用于匀强电场电场强度与电场力的区别电场强度Ｅ电场力Ｆ区别①反映电场的力的性质；②其大小仅由电场本身决定；③其方向仅由电场本身决定，规定其方向与正电荷在电场中的受力方向相同。①仅指电荷在电场中的受力；②其大小由放在电场中的电荷和电场共同决定；③正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷受力方向与电场方向相反。联系qFEqEF例2．如图19所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点OB移到OA点固定。两球接触后分开，平衡时距离为m。已测得每个小球质量是-48.010kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度210m/sg，静电力常量9229.010Nm/Ck，下列说法正确的是（）A．两球所带电荷量相等B．A球所受的静电力为×10-2NC．B球所带的电荷量为84610CD．A、B两球连续中点处的电场强度为0二．电场线１、电场线与运动轨迹电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的切线方向沿该点场强的方向，也是正电荷在该点受力产生加速度的方向（负电荷受力方向相反）。运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的路径，轨迹上每点的切线方向是该粒子在该点的速度方向。在力学的学习中我们就已经知道，物体运动速度的方向和它的加速度的方向是两回事，不一定重合。因此，电场线与运动轨迹不能混为一谈，不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹。只有当电荷只受电场力，电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上，运动轨迹才和电场线重合。２、电场线的疏密与场强的关系按照电场线画法的规定，场强大处电场线密，场强小处电场线疏。因此根据电场线的疏密就可以比较场强的大小。例3．关于电场线的下列说法中正确的是（）Ａ、电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同；Ｂ、沿电场线方向，电场强度越来越小；Ｃ、电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力就越大；Ｄ、在电场中，顺着电场线移动电荷，电荷受到的电场力大小恒定。例4：某静电场中电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图虚线所示由Ｍ运动到Ｎ，以下说法正确的是（）Ａ、粒子必定带正电荷；Ｂ、粒子在Ｍ点的加速度大于它在Ｎ点加速度；Ｃ、粒子在Ｍ点的加速度小于它在Ｎ点加速度；Ｄ、粒子在Ｍ点的动能小于它在Ｎ点的动能。三．电场的叠加１、所谓电场的叠加就是场强的合成，遵守平行四边形定则，分析合场强时应注意画好电场强度的平行四边形图示。在同一空间，如果有几个静止电荷同时在空间产生电场，如何求解空间某点的场强的大小呢根据电场强度的定义式qFE和力的独立作用原理，在空间某点，多个场源电荷在该点产生的场强，是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和，这就是电场的迭加原理。２、等量异种、等量同种点电荷的连线和中垂线上场强的变化规律。（１）等量异种点电荷的连线之间，中点场强最小；沿中垂线从中点到无限远处，电场强度逐渐减小；等量同种点电荷的连线之间，中点场强最小，且一定等于零。因无限远处场强为零，则沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，中间某位置必有最大值。（２）等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反。例7．如右图所示，ABC是等边三角形，在A点放置电荷量为Q的点电荷时，取无穷远处电势为0，C点的电场强度大小和电势分别为E和。再在B点放置电荷量为Q-的点电荷时，C点的电场强度大小和电势分别是（）A．E和0B．E和2C．E2和D．E2和2例8．现有两个边长不等的正方形ABCD和abcd，如图所示，且Aa、Bb、Cc、Dd间距相等。在AB、AC、的中点分别放等量的点电荷，其中AB、AC中点放的点电荷带正电，的中点放的点电荷带负电，取无穷远处电势为零。则下列说法中正确的是（）A．O点的电场强度和电势均为零B．把一正点电荷沿着b→d→c的路径移动时，电场力做功为零C．同一点电荷在a、d两点所受电场力相同D．将一负点电荷由a点移到b点电势能减小不同电场的电场线分布四．带电体的平衡ABC++--ABDCabdcO１、解决带电体在电场中处于平衡状态问题的方法与解决力学中平衡问题的方法是一样的，都是依据共点力平衡条件求解，所不同的只是在受力分析列平衡方程时，需要考虑电场力。２、解决带电体在电场中平衡问题的一般步骤：（１）确定研究对象；（２）分析研究对象的受力情况，并画出受力图。（３）据受力图和平衡条件，列出平衡方程；（４）求解未知量。补充练习1．两个分别带有电荷量－Q和＋3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F.两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为()FFFD．12F2．如图2所示，一质量为m、带电荷量为q的物体处于场强按E＝E0－kt(E0、k均为大于零的常数，取水平向左为正方向)变化的电场中，物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ，当t＝0时刻物体处于静止状态．若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且电场空间和墙面均足够大，下列说法正确的是()A．物体开始运动后加速度先增加、后保持不变B．物体开始运动后加速度不断增大C．经过时间t＝E0k，物体在竖直墙壁上的位移达最大值D．经过时间t＝μqE0－mgμkq，物体运动速度达最大值第二讲电场能的性质一、电势、电势差１、电势差（１）电荷ｑ在电场中由一点Ａ移到另一点Ｂ时，电场力所做的功ＷAB跟它的电荷量ｑ的比值，叫做Ａ、Ｂ两点间的电势差。电场中Ａ、Ｂ两点间的电势差在数值上等于单位正电荷从Ａ点移动到Ｂ点过程中电场力所做的功。即：qWUABAB。（２）电势差是标量，有正负，无方向。Ａ、Ｂ间电势差ＵAB＝BA；Ｂ、Ａ间电势差ＵBA＝AB。显然UAB＝－ＵBA。电势差的值与零电势的选取无关。在匀强电场中，Ｕ＝Ｅｄ（Ｕ为电场中某两点间的电势差，ｄ为这两点在场强方向上的距离）。２、电势（１）如果在电场中选取一个参考点（零电势点），那么电场中某点跟参考点间的电势差，就叫做该点的电势。电场中某点的电势在数值上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。（２）电势是标量，有正负，无方向。谈到电势时，就必须注明参考点（零势点）的选择。参考点的位置可以任意选取，当电荷分布在有限区域时，常取无限远处为参考点，而在实际上，常取地球为标准。一般来说，电势参考点变了，某点的电势数值也随之改变，因此电势具有相对性。同时，电势是反映电场能的性质的物理量，跟电场强度（反映电场的力的性质）一样，是由电场本身决定的，（与检验电荷q无关）。对确定的电场中的某确定点，一旦参考点选定以后，该点的电势也就确定了。计算时要带入正负号（３）沿着电场线的方向电势越来越低，逆着电场线的方向，电势越来越高。（４）电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。（５）当存在几个“场源”时，某处合电场的电势等于各“场源”的电场在此处的电势的代数和。二、电势能１、电荷在电场中具有的势能叫做电势能。严格地讲，电势能属于电场和电荷组成的系统，习惯上称作电荷的电势能。２、电势能是相对量，电势能的值与参考点的选取有关。电势为零的点，电势能为零。３、电势能是标量，有正负，无方向。三、电场力做功与电荷电势能的变化电场力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；电场力对电