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高中物理选修3-1第9章 静电场知识点总结


第一节 电场力的性质


一、电荷和电荷守恒定律

1.点电荷:形状和大小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)电荷既不会创生,也不会消灭,它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)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电.

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正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.

2.公式:Fkr2(q1q2),式中的k9.0×109 N·m2/C2,叫做静电力常量.

3.适用条件:(1)点电荷(2)真空.

三、电场强度

1.意义:描述电场强弱和方向的物理量.

2.公式

(1)定义式:Eq(F),是矢量,单位:N/C或V/m.

(2)点电荷的场强:Ekr2(Q)Q为场源电荷,r为某点到Q的距离.

(3)匀强电场的场强:Ed(U).

3.方向:规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向.

四、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,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.

2.电场线的特点

(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处.

(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大.

(4)沿电场线方向电势降低.

(5)电场线和等势面在相交处互相垂直.

3.几种典型电场的电场线(如图所示)

图片8.png

图片9.png

 

 

第二节 电场能的性质


一、电场力做功和电势能

1.电场力做功

(1)特点:静电力做功与实际路径无关,只与初末位置有关.

(2)计算方法

WqEd,只适用于匀强电场,其中d为沿电场方向的距离.

WABqUAB,适用于任何电场.

2.电势能

(1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功.

(2)静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即WABEpAEpB=-ΔEp.

(3)电势能具有相对性.

二、电势、等势面

1.电势

(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.

(2)定义式:φq(Ep).

(3)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取不同而不同.

2.等势面

(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面.

(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,即与场强方向垂直.

③电场线总是由电势的等势面指向电势的等势面.

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).

三、电势差 

1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,电场力所做的功WAB与移动的电荷的电量q的比值.

2.定义式:UABq(WAB).

3.电势差与电势的关系:UABφAφBUAB=-UBA.

4.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电场方向的距离的乘积,即UABEd.

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,但电场中各点的电势与零电势点的选取有关,而电势差与零电势点的选取无关.


第三节 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动


一、电容器、电容

1.电容器

(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成.

(2)带电量:一个极板所带电量的绝对值.

(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异种电荷,电容器中储存电场能.

放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能.

2.电容

(1)定义式:CU(Q).

(2)单位:法拉(F),1 F=106μF=1012pF.

图片20190814175632.png

2.偏转问题

(1)条件分析:不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场.

(2)运动性质:匀变速曲线运动.

(3)处理方法:利用运动的合成与分解.

①沿初速度方向:做匀速运动.

②沿电场方向:做初速度为零的匀加速运动.

特别提示:带电粒子在电场中的重力问题

(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,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.