静电场知识点总结

1高一物理选修3-1《静电场》总结一．电荷及守恒定律（一）1、三种起电方式：2、感应起电的结果：3、三种起点方式的相同和不同点：（二）1、电荷守恒定律内容：2、什么是元电荷：Ce19106.11______________，质子和电子所带电量等于一个基本电荷的电量。3、比荷：二.库仑定律1、内容：_________________________________________________________________2、公式：221rQQKF_________________，F叫库仑力或静电力，也叫电场力。它可以是引力，也可以是斥力，K叫静电力常量，229/109CmNK_________________________。3、适用条件：__________________（带电体的线度远小于电荷间的距离r时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计时，可看作是点电荷）（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r，同种电荷间的库仑力F，异种电荷间的库仑力F）。4、三个自由点电荷静态平衡问题：2三．电场强度1.电场___________周围存在的一种物质。电场是__________的，是不以人的意志为转移的，只要电荷存在，在其周围空间就存在电场，电场具有___的性质和______的性质。2.电场强度1)物理意义：2)定义：公式：qFE/__________，E与q、F____关，取决于_______，适用于____电场。3)其中的q为__________________（以前称为检验电荷），是电荷量很______的点电荷（可正可负）。4)单位：5)方向：是____量，规定电场中某点的场强方向跟_______在该点所受电场力方向相同。3.点电荷周围的场强①点电荷Q在真空中产生的电场2rQKE________________，K为静电力常量。②均匀带点球壳外的场强：均匀带点球壳内的场强：4.匀强电场在匀强电场中，场强在数值上等于沿______每单位长度上的电势差，即：dUE/_____。5.电场叠加几个电场叠加在同一区域形成的合电场，其场强可用矢量的合成定则（________）进行合成。6.电场线（1）作用：___________________________________________________________。3（2）性质：7.等量异种电荷在连线上和中垂线上场强变化规律：等量同种电荷在连线上和中垂线上场强变化规律：三、电势能和电势、电势差1．静电力做功的特点及用的思想方法：2．电势能（1））电场力做功与电势能的关系：在电场中移动电荷时，电场力对电荷做正功，电势能减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。（2电场力做的功等于电势能的变化量，即：PBPAPABEEEW__________________________也就是说，电荷在电场中某点（A）的电势能，等于静电力（电场力）把它从该点移动到零势能位置（B）时电场力所做的功。若取0PBE则cosABABPAqELWE（对匀强电场）=ABqU（对所有电场）（3）特点：①与参考点（零势能位置）选取有关；②是电荷与所在电场所共有的（4）正（负）场源电荷周围的正（负）试探电荷的电势能是正还是负，为什么？3.电势电荷在电场中某点（A）的电势能（PAE）与它的电荷量（q）的比值，叫做这一点的电势。用表示。即qEPAA___________。电场中电势的高低：___________________。电势零位置的选取与零电势能位置选取相似。4．等势面：___________________________________________。它具有如下特点：（1）电荷在同一等势面上移动，电场力不做功（而电场力做的功为零时，电荷不一定沿等势面移动）；（2）等势面一定跟电场线_________；（3）等差等势面密的地方场强______；（4）任意两等势面都不会_________；4（5）电场线总是从电势较______的等势面指向电势较_________的等势面。5.等量异种电荷在连线上和中垂线上电势变化规律：等量同种电荷在连线上和中垂线上电势变化规律：5．电势差1）、定义：用ABU表示。即BAABABBABAABUUUU两者关系或2）、也可这样说，电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟电荷电量的比值，叫做这两点间的电势差，也叫电压。公式：qWUABAB/______________________，电场中A、B两点间的电势差只取决于A、B两点在电场中的位置，与参考点的选取及被移动的电荷无关，U跟W、q无关。3）单位：1V的意义：6．电场线、场强、电势、等势面的相互关系。○1电场线与场强的关系；电场线越密的地方表示_________越大，电场线上每一点的______表示该点的场强方向。○2电场线与电势的关系：_________________________________；○3电场线与等势面的关系：电场线越密的地方等差等势面也越____________，电场线与通过该处的等势面_____________；○4场强与电势无直接关系：场强大(或小)的地方电势不一定大(或小)，零电势可人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定；○5场强与等势面的关系：场强方向与通过该处的等势面______且由______电势指向___电势，等差等势面越密的地方表示场强越________。总结51、计算电场力做功的方法：2、计算电势能的方法：3、计算电势的方法：四、电场中的导体1.静电感应：电场中的导体内部的自由电子受到电场力作用，将向电场反方向做定向移动，结果使导体两端分别出现正负感应电荷。2.处于静电平衡状态的导体的特征：（1）内部场强（合场强）处处为零；（2）整个导体是等势体，表面是个等势面；（3）表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（4）净电荷只能分布在导体的外表面上。3.静电屏蔽：金属网罩（或金属包皮）能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响。总结：画图说明静电屏蔽的两种方式：四、电容器和电容1.电容器：_______________________________________________________。什么是电容器充电？放电？2.电容（1）定义：__________________________________________________。（2）公式：UQC/___________，电容在数值上等于使电容器的两极板间的电势差增加1V所需的电量，与Q、U无关，只取决于电容器本身。（3）单位：法拉（F）。pFFF12610101。（4）平行板电容器的电容：随两极板间正对面积的增大而增大，随两极板间距离的减小而增大，随两极板间电介质的介电常数的增大而增大。即kdSCr4_____（真空中0r）6（5）电容器两端的电压恒定时：电量Q=CU∝C，而C=εS4πkd∝εSd，E=Ud∝1d充电后断开电路，电容器带电量Q恒定：C∝εSd，U∝dεS，E∝1εS．（五）带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中要受电场力作用，因此要产生加速度。其速度、动能、电势能等都发生变化。设如图示平行金属板距离为d，极板长度为L，极板间的电压为U，现有一电荷量为q的带负电的粒子，以水平速度V0射入匀强电场中，V0⊥E，则：水平方向（垂直电场方向）：匀速直线运动：tvL0得：t=0Lv1、侧移表达式：竖直方向（沿电场方向）：v0=0的匀加速直线运动：FEqqUammdm221aty得：2021vLmdqUy--------侧位移（偏转距离）偏转角θ：粒子射出电场时垂直于电场方向的速度不变仍为v0，而沿电场方向的速度：0vLmdeUatv故电子离开电场时的偏转角为：0tanvv位移夹角：202tanmdveULlytan2tan粒子沿中线垂直射入电场中，离开电场时，好象从电场的中心0沿直线射出的。说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。这一点和平抛运动的结论相同。ULdv0m，qyvtθθ7穿越电场过程的动能增量：ΔEK=Eqy（注意，一般来说不等于qU）总结1、侧移和偏转角的两种表达方式：2、求点迹在显示屏上偏转距离的三种表达方式：二.重、难点突破：1.两点电荷间的相互作用力大小总是相等，即遵守牛顿第______定律。点电荷是物理中的理想模型，当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用。例如：半径均为r的金属球如图1所示放置，使两球的边缘相距为r，今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力大小为F，比较F与22)3(rQK的大小关系。显然，如果电荷能全部集中在球心处，则二者相等。但依题设条件，两球心间距离3r不是远远大于r，故不能把两带电球当作点电荷处理。实际上，由于异种电荷的相互吸引，使电荷分布在两球较靠近的球面处，这样两部分电荷的距离小于3r，故22)3(rQKF，同理，若两球带现种电荷Q，则22)3(rQKF。2.正确理解用比值定义的物理量，如电场强度qFE，电势差qWU，电容器的电容UQC，用这些比值仅仅能测量出电场强度E、电势差U、电容C，作为一个量度式，E跟F、q，U跟W、q，C跟Q、U无关。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。带电粒子在电场中的运动轨道是由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定。3.注意电势和电势差的区别与联系（1）区别：电场中某点的电势与零电势点的选取有关（一般取无限远处或地球为零电势点）。而电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关。（2）联系：电场中某点的电势等于该点与零电势点间的电势差；而某两点的电势差等于这两点的电势的差值，即BAABU。4.应用电场力做功的计算公式qUW时，有两种方法：8（1）三个量都取绝对值，先计算出功的数值，然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功，还是克服电场力做功。（2）代入符号使用，将公式写成ABABqUW，特别是在比较A、B两点电势高低时更为方便：先计算qWUABAB/，若0ABU，即0BA，则BA；若0ABU，即0BA，则BA。[例]如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离。用cba、、和cbaEEE、、分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定（）A.cbaB.cbaEEEC.cbbaD.cbaEEEabcE分析：根据电场线的方向可判定电势的高低，确定场强的大小是根据电场线的密度，而题干中引用了“可以断定”的字样，对于“断定”或“一定”的说法，只要举一个反例，即可否定它；反之如果用的是“可能”的说法，只要能举出一个正例，就是“可能”的。解答：根据沿电场线方向电势逐渐降低可判定（A）正确。若此电场线是负点电荷产生的（点电荷在C的右边），则可判定B、C、D错误。说明：（1）只画出一条电场线，不能比较各点的场强大小；（2）对于题干含有“可以断定”或“一定”或“可能”字样的选择题，采用特例法较好。5.带电粒子在电场中的运动（1）带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再根据初始状态分析粒子的运动性质（平衡、加速或减速，是直线还是曲线，是类平抛运动，还是圆周运动等），然后选用恰当的规律解题。（2）在对带电粒子进行受力分析时，要注意两点：①要掌握电场力的特点，如电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还与带电粒子的电量和电性有关；在匀强电场中，同一带电粒子所受的电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所