1、高 二 物 理 電 場 知 識 點 整 理 一,電荷,電荷守恒定律 1, 兩種電荷：“ +”“ - ” 用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷,用絲綢摩擦過的玻 璃棒帶正電荷； 2, 元電荷： 所帶電荷的最小基元,一個元電荷的電量為 1610 19 C,是一個 電子 或質子 所帶的電量； 說明：任何帶電體的帶電量皆為元電荷電量的整數倍； 荷質比 比荷 ：電荷量 q 與質量 m 之比, q/m 叫電荷的比荷 3,起電方式有三種 摩擦起電, 接觸起電 留意：電荷的變化是電子的轉移引起的；完全相同的帶電金屬球 相接觸,同種電荷總電荷量平均支配,異種電荷先中和后再平分； 感應起電切割 B,或磁通量發生變化； 光

2、電效應在光的照射下使物體發射出電子 4,電荷守恒定律： 電荷既不能制造,也不能被毀滅,它們只能從一個物體轉移到另一個物體,或 者從物體的一部分轉移到另一部分,系統的電荷總數是不變的 二,庫侖定律 第 1 頁,共 15 頁1 內容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力,跟它們的電荷量的乘 積成正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上；方 向由電性準備 同性相斥,異性相吸 2 公式： k 2 9010 Nm C 極大值問題： 在 r 和兩帶電體電量和確定的情形下, 當 Q1=Q2時,有 F 最大值； 3適用條件：（1）真空中； （ 2）點電荷 點電荷 是一個理想化的模型,在實際中

3、,當帶電體的形狀和大小對相互作 用力的影響可以忽視不計時,就可以把帶電體視為點電荷 （這一點與萬有引力 很相像,但又有不同：對質量均勻分布的球,無論兩球相距多近, r 都等于球心 距；而對帶電導體球, 距離近了以后, 電荷會重新分布, 不能再用球心距代替 r ）；點電荷很相像于我們力學中的質點 留意 ：兩電荷之間的作用力是相互的,遵守牛頓第三定律 使用庫侖定律運算時,電量用確定值代入,作用力的方向依據“同性相排斥, 異性相吸引”的規律定性判定； 運算方法： 帶正負運算,為正表示斥力；為負表示引力； 一般電荷用確定值運算,方向由電性異,同判定； 三個自由點電荷平穩問題,靜電場的典型問題,它們均處

4、于平穩狀態時的規律； “三點共線,兩同夾異,兩大夾小” 中間電荷靠近另兩個中電量較小的； 第 2 頁,共 15 頁 中間點電荷的平穩求間距, 兩邊之一平穩求中間點電荷的電量, 關系式為 或 q1,q3固定時, q2的平穩位置具有唯獨性, 且與 q2的電量多少, 電性正負無關； 三,電場： 1,存在于帶電體四周的傳遞電荷之間相互作用的特別媒介物質電荷間的作用 總是通過電場進行的； 電場： 只要電荷存在它四周就存在電場,電場是客觀存在的,它具有力和能 的特性；力 電場強度 ；能 磁通量 如電荷不動四周的是靜電場,如電荷運動四周不單有電場而且產生磁場, 2, 電場的基本性質 - 是對放入其中的電荷有

5、力的作用；能使放入電 場中的導體產生靜電感應現象 3,電場可以由存在的電荷產生,也可以由變化的磁場產生； 四,電場強度 E描述電場力特性的物理量； （矢量） 1定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力 點的電場強度,表示該處電場的強弱 2求 E 的規律及方 法 有如下 5 種 ： F 跟它的電量 q 的比值叫做該 E 定義 普遍適用 單位是： N/C 或 V/m； “描述自身的物理量”統 統不能說正此,反比 下同 導出式,真空中的點電荷,其中 Q 是產生該電場的電 荷 導出式,僅適用于勻強電場,其中 d 是沿電場線方向上的距離 第 3 頁,共 15 頁 電場的矢量疊加：當存在幾個場源時,某處的

6、合場強 =各個場源單獨存在時 在此處產生場強的矢量和 利用對稱性求解； 3方向：與該點正電荷受力方向相同,與負電荷的受力方向相反； 電場線的切線方向是該點場強的方向； 場強的方向與該處等勢面的方向垂直平行板電容器邊緣除外； 4在電場中某一點確定了,就該點場強的大小與方向就是一個定值,與放入的 檢驗電荷無關,即使不放入檢驗電荷, 該處的場強大小方向仍不變；檢驗電荷 q 充當“測量工具”的作用 某點的 E 取決于電場本身 , 即場源及這點的位置 , 與 q檢的正負 , 電何量 q檢 和受 到的電場力 F 無關 . 這一點很相像于重力場中的重力加速度 , 點定就重力加速度定 . 與放入該處物體 的質

7、量無關 , 即使不放入物體 , 該處的重力加速度仍為一個定值 5,電場強度是矢量,電場強度的合成依據矢量的合成法就 （平行四邊形法就 和三角形法就） 6,電場強度和電場力是兩個概念,電場強度的大小與方向跟放入的檢驗電荷無 關,而電場力的大小與方向就跟放入的檢驗電荷有關, 五,電場線： 定義： 在電場中為了形象的描畫電場而人為想象出或假想的曲線 描述 E 的強 弱 第 4 頁,共 15 頁 疏密 和方向 ；電場線實際上并不存 但 E 又是客觀存在的,電場線是人為引入的爭論工具； 實際上是不存在的； 電場線是人為引進的, 法拉第第一提出用電場線形象生動地描畫電場或磁場； 切線方向表示該點場強的方向

8、,也是正電荷的受力方向 靜電場電場線有始有終：始于“ +”,終止于“ - ”或無窮遠, 從正電荷動身到負電荷終止,或從正電荷動身到無窮遠處終止,或者從無窮遠 處動身到負電荷終止 疏密表示該處電場的強弱,也表示該處場強的大小越密,就 E 越 強 勻強電場的電場線平行且等間距直線表示 除外 沒有畫出電場線的地方不愿定沒有電場 平行板電容器間的電場,邊緣 沿著電場線方向,電勢越來越低但 E 不愿定減小；E 方向電勢降低最快 沿 的方向； 電場線等勢面電場線由高等勢面批向低等勢面 . 靜電場的電場線不相交 , 不終斷 , 不成閉合曲線；但變化的電場的電場線是閉 合的； 電場線不是電荷運動的軌跡也不能確

9、定電荷的速度方向； 除非三個條件同時中意：電場線為直線,v 0=0或 v0方向與 E 方向平行； 僅 第 5 頁,共 15 頁受電場力作用； 六,熟記幾種典型電場的電場線特點： （重點） 勻強電場,點電荷與帶電平板,等量異種點電荷的電場,等量同種點電荷的電 場,孤立點電荷四周的電場 孤立點電荷四周的電場；等量異種點電荷的電場 連線和中垂線上的電場特 點 ；等量同種點電荷的電場 連線和中垂線上的電場特點 ；勻強電場； 點電荷與帶電平板；具有某種對稱性的電場；均勻輻射狀的電場周期性 變化的電場； 電場能的性質 電勢 一,電勢差 U （是指兩點間的） 定義：電場中兩點間移動檢驗電荷 q（從 AB）,

10、電場力做的功 WAB 跟其電量 q的比值叫做這兩點間的電勢差, UAB=W AB/q 是標量 UAB 的正負只表示兩點電勢 誰高誰低； UAB 為正表示 A 點的電勢高于 B 點的電勢； 數值上 =單位正電荷從 AB 過程中電場力所做的功； 等于 A, B 的電勢之, 即 UAB= A B差 在勻強電場中 UAB= EdE dE 表示沿電場方向上的距 離 意義： 反映電場本身性質,取決于電場兩點,與移動的電荷無關,與零電勢的 選取無關, 電勢差對應靜電力做功, 電能 其它形式的能； 電動勢對應非靜電力做功 電能 其它形式的能 點評 ：電勢差很類似于重力場中的高度差物體從重力場中的一點移到另一點

11、, 重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點的高度差 h W/G 二,電勢 （是指某點的）描述電場能性質的物理量； 必需先選一個零勢點, （具有相對性）相對零勢點而言,常選無窮遠或大地作為 零電勢； 正點電荷產生的電場中各點的電勢為正,負點電荷產生的電場中各點的電勢為 負； 定義：某點相對零電勢的電勢差叫做該點的電勢,是標量 在數值上 =單位正電荷由該點移到零電勢點時電場力所做的功 . 特點： 標量：有正負,無方向,只表示相對零勢點比較的結果； 電場中某點的電勢由電場本身因素準備,與檢驗電荷無關；與零勢點的選取 有關； 沿電場線方向電勢降低,逆； ；（但場強不愿定減小） ；沿 E 方向電勢降 得最快

12、； 當存在幾個場源時,某處合電場的電勢等于各個場源在此處產生電勢代數和 的疊加； 電勢高低的判定方法： 1 依據電場線的方向判2 電場力做功判3 電勢能定； 定； 變 第 7 頁,共 15 頁化判定； 點評 ：類似于重力場中的高度某點相對參考面的高度差為該點的高度 留意： 1 高度是相對的與參考面的選取有關,而高度差是確定的與參考面 的選取無關同樣電勢是相對的與零電勢的選取有關,而電勢差是確定的,與 零電勢的選取無關 2 一般選取無限遠處或大地的電勢為零當零電勢選定以后,電場中各點的 電勢為定值 3 電場中 A,B 兩點的電勢差等于 A, B 的電勢之差 , 即 UAB= A B, 沿電場線

13、方向電勢降低 . 三,電勢能 E 1 概念：由電荷及電荷在電場中的相對位置準備的能量,叫電荷的電勢能； 電勢能具有相對性,與零參考點的選取有關 通常選地面或遠為電勢能零點 特別指出： 電勢能實際應用不大,常實際應用的是電勢能的變化； 電荷在電場中某點的電勢能 E=q A0 四,電場力做功與電勢能 =把電荷從今點移到電勢能零處電場力所做的功； 1電勢能：電場中電荷具有的勢能稱為該電荷的電勢能電勢能是電荷與所在 電場所共有的； 2電勢能的變化：電場力做正功電勢能削減；電場力做負功電勢能增加 第 8 頁,共 15 頁重力勢能變化：重力做正功重力勢能削減；重力做負功重力勢能增加 電場力做功： 由電荷的

14、正負和移動的方向去判定 勢能的變化（重點和難點學問） 4 種情形 功的正負 電 正,負電荷沿電場方向和逆電場方向的 4 種情（上課時確定要搞清楚的, 形； 否就對以后的學習帶來困難） 電場力做功過程就是電勢能與其它形式能轉化的過程（電勢差） ,做功的數值就 是能量轉化的多少； W=FSCOS 勻 強電場 W=qEd d為沿場強方向上的距離 W=qU=- Ep, U 為電勢差, q為電量 重力做功： W Gh, h 為高度差, G 為重量 電場力做功跟路徑無關,是由初末位置的電勢差與電量準備 重力做功跟路徑無關,是由初末位置的高度差與重量準備 四,等勢面,線,體 1電場中電勢相等的點所組成的面為

15、等勢面 2特點 1 各點電勢相等,等勢面上任意兩點間的電勢差為零, 在特勢面上移動電荷 不論方式如何 , 只要起終點在同一等勢面上 電場力不做 功 電場力做功為零,路徑不愿定沿等勢面運動,但起點,終點確定在同一等勢面 第 9 頁,共 15 頁上； 2 畫法規定：相領等勢面間的電勢差相等 弱 等差等勢面的蔬密可表示電場的強 3 處于靜電平穩狀態的導體：整個導體是一個等勢體,其表面為等勢面 E 內 =0,任兩點間 UAB=0越靠近導體表面等勢面越密,形狀越與導體形狀相像,等勢面越密電場強 度越大,曲率半徑越小 越尖 的地方,等勢面 電場線 都越密 , 這就可說明尖端 放電現象,如避雷針； 4 勻強

16、電場,電勢差相等的等勢面間距離相等,點電荷形成的電場,電勢差 相等的等勢面間距不相等,越向外距離越大 5 等勢面上各點的電勢相等但電場強度不愿定相等 6 電場線等勢面,且由電勢高的面指向電勢低的面,沒電場線方向電勢降 低； 7 兩個等勢面永不相交 規律方法 1 ,一組概念的懂得與應用 電勢,電勢能,電場強度都是用來描述電場性質的物理, ,它們之間有特別親熱 的聯系,但也有很大區分,解題中確定留意區分,現列表進行比較 （1）電勢與電勢能比較： 電勢 電勢能 第 10 頁,共 15 頁1 反映電場能的性質的物理量 荷在電場中某點時所具有的電勢能 2 電場中某一點的電勢 的大小, 電勢能的大小是由點

17、電荷 q 和該點 只跟電場本身有關, 跟點電荷無關 電勢 共同準備的 3 電勢差卻是指電場中兩點間的電 電勢能差 是指點電荷在電場 勢之差, U= A B,取 B=0中兩點間的電勢能之差 = A 時, A=U B=W,取 B=0 時, A= 4電勢沿電場線逐步降低, 取定零電 正點荷（十 q）：電勢能的正負跟電 勢點后, 某點的電勢高于零者, 為 勢的正負相同 正值某點的電勢低于零者, 為負 負電荷（一 q）：電勢能的正負限電 5值 勢的正負相反 單位：伏特 單位：焦耳 6聯系： =q, w= =qU （2）電場強度與電勢的對比 1電場強度 E 電勢 描述電場的力的性質 描述電場的能的性質 2

18、電場中某點的場強等于放在該點 電場中某點的電勢等于該點跟選定 的正點電荷所受的電場力 F 跟正 的標準位置（零電勢點）間的電勢 點電荷電荷量 q 的比值 E=F/q,E 差, =/q , 在數值上等于單 在數值上等于單位正電荷所受的 位正電荷所具有的電勢能 電場力 3矢量 標量 4單位： N/C;V/m V（1V=1J/C） 5聯系：在勻強電場中 UAB=Ed d為 A,B 間沿電場線方向的距離） 電勢沿著電場強度的方向降落 2, 公式 E=U/d 的懂得與應用 1 公式 E=U/d 反映了電場強度與電勢差之間的關系,由公式可知,電場強度的 方向就是電勢降低最快的方向 2 公式 E=U/d 只

19、適用于勻強電場,且 d 表示沿電場線方向兩點間的距離,或兩 點所在等勢面的范離 3 對非勻強電場,此公式也可用來定性分析,但非勻強電場中,各相鄰等勢面 的電勢差為確定值時,那么 E 越大處, d 越小,即等勢面越密 3, 電場力做功與能量的變化應用 電場力做功,可與牛頓其次定律,功和能等相綜合,解題的思路和步驟與 力學中的完全相同,但要留意電場力做功的特點與路徑無關 學問簡析 一,電場中的導體 1,靜電感應： 把金屬導體放在外電場 E 外 中,由于導體內的自由電子受電場力 作用定向移動,使得導體兩端顯現等量的異種電荷,這種由于導體內的自由電 子在外電場作用下重新分布的現象叫做靜電感應； 第 12 頁,共 15 頁（在靠近帶電體端感應出異種電荷,在遠離帶電體端感應出同種電荷） 由帶電 粒子在電場中受力去分析； 靜電感應可從兩個角度來懂得： 依據同種電荷相排斥,異種電荷相吸引來說明； 也可以從電勢的角度來說明,導體中的電子總是沿電勢高的方向移動 2靜電平穩狀態： 發生靜電感應后的導體,兩端面顯現等量感應電荷,感應電荷產生一個附加電 場 E 附 ,這個 E 附 與原電場方向相反, 當 E 附增到與原電場等大時, （即 E 附與 E 外 ）, 合場強為零,自由電子定向移動停止,這時的導體處于靜電平平穩狀態； 留意：這沒有定向移動而不是說導體內部的電荷不動,內部