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【高中物理】2019高考物理电场知识点总结,考前必须过一遍!

2019-04-14  老酒读书馆

一、两种电荷

1.电荷

(1)是指带电体的一种属性

例如,摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电,或者说,带了电荷。

(2)自然界只存在两种电荷

正电荷:规定用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷,质子带正电荷;

负电荷:规定用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷,电子带负电荷。

(3)正、负电荷在某些方面具有相反的性质,称之为异种电荷。

2.电量

电荷的多少叫做电量(物体带电多少的量度),用Q或q表示,单位是库仑(C)。

中和:等量的异种电荷完全相互抵消的现象叫作中和。

任何不带电的物体,其中都有等量的正负电荷,因而处于中性状态。

元电荷(基本电荷):e=1.60×10-19C,常用作电量单位。

3.三种起电方式

起电:使物体带电叫起电,起电的过程是使物体中的正负电荷分开的过程。

(1)摩擦起电

条件:两物体相互摩擦

原因:不同物质的原子核束缚电子的本领不同,两个物体互相摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上。

失去电子的物体因缺少电子而带正电,得到电子的物体因有了电子而带等量的负电。电子在物体间发生迁移。

结果:两个相互摩擦的物体分别带上等量异种电荷,即Q1=-Q2

(2)接触起电

条件:带电体与不带电体相互接触

原因:电子发生迁移或部分电荷被中和

结果:两接触物体带上同种电荷(不一定等量)

例:两个半径相同的金属球,一带正电Q1,一带负电-Q2,二者充分接触后,发生了部分中和,带点情况为:带电量均为(Q1-Q2)/2。

(3)感应起电(利用静电感应使物体带电)

条件:将导体靠近带电体,即置于静电场中

原因:在电场力的作用下,导体中的自由电子逆电场方向运动,使电荷在导体表面重新分布。

结果:导体接近场源一端带上与场源电性相反的电荷;而远离场源一端带上与场源电性相同的电荷。

获得感应净电荷的两种方法:

感应分离——将发生静电感应的导体两端分开,结果两端分别带上异种电荷。

感应接地——将被感应的物体接地(如用手摸一下),结果导体带上跟场源电性相反的电荷(与接地位置无关)。

场源电荷电量Q与感应电荷电量Q′的关系:Q≥Q’

4.电荷守恒定律

电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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。

这是自然界一个非常重要的规律

二、电荷间的相互作用

1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引

2.库仑定律

法国物理学家库仑研究了最简单的带点体——点电荷间的相互作用,得出了库仑定律。

在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,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。

F=kQ1Q2/r2

(1)这个作用力叫做静电力,又叫做库仑力。

(2)点电荷:一种理想化模型,当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,这样的带电体就可以被看作是点电荷。

(3)k:静电力恒量(常量),其值为9.0×109N·m2/C2,用库仑扭秤通过实验测定。

它表明:两个带电量均为1C的点电荷在真空中相距为1m时,相互的静电力大小为9.0×109N。

(4)适用条件:真空中,两静止的点电荷或均匀带电球体、均匀带电球壳。

(5)静电力的正负不表示大小,表示方向或说表示静电力的性质。

同种电荷,F>0,斥力,方向沿连线向外;

异种电荷,F<0,引力,方向沿连线向里。

在用库仑定律计算时,可不带入正负号,只需判断出力的性质。

(6)库仑定律与万有引力定律比较

都是平方反比定律,至今还弄不清为什么这两个定律如此相似。

三、静电场

1.电场的概念:任何力的作用都离不开物质,两个电荷相互作用时并不直接接触,它们之间的相互作用是通过电场这种物质作媒介而发生的。

电场跟其它物质一样,都是不依赖于我们的感觉而客观存在的东西,是物质的一种特殊形态。

所谓静电场就是静止的电荷在周围空间产生的电场。

2.电场的基本性质是它对放入其中的电荷有电场力的作用;电荷在电场中具有电势能。

我们可以从力的角度和能量的角度研究电场的性质。

3.电场强度 电力线

(1)电场强度

描述电场的强弱和方向的物理量(表示电场的力的性质)。

定义:放入电场中的某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫做该点的电场强度,简称场强。

E=F/q

矢量,方向为正电荷在该点所受电场力的方向。

单位:牛/库(N/C)

注:E=F/q适用于任何电场。E可由F、q量度,但并不取决于F、q,而是由电场自身决定(场源电量Q和该点到场源电荷的距离r)

q:检验电荷电量(电量小、体积小),它放入之后不会影响原来的电场,便于用它来研究电场中各点的性质。

电场力F=q E

(2)点电荷场强:真空中E=kQ/r2

(3)电场的叠加

如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场,电场中某点的场强,就等于各个点电荷在该点产生的场强的矢量和。

知道了点电荷的场强公式和场强的叠加性,那么原则上任一电荷分布已知的带电体所形成的电场中某一点的场强都可以求出(事实上很难计算)。

(4)电力线:研究电场,重要的是要知道电场中各点的场强的大小和方向,为了形象、直观地表示电场的强弱和方向,引入电力线的概念。

A.电力线并不是电场中实际存在的线,而是人们为了使电场形象化而假想的有向曲线;

B.电力线从正电荷出发到负电荷终止,不是闭合曲线;

C.电力线的疏密表示电场的强弱,电力线上任一点的切线方向表示场强的方向;

D.在没有其它电荷的空间,电力线不中断、不相交(因为电场的分布是连续的,且电场中任一点的场强方向只有一个)。

(5)常见的五种电力线(会画):孤立点电荷(正、负),两个等量异、同种电荷和匀强电场

匀强电场:各点的场强大小、方向都相同的电场,其电力线是疏密程度处处相等的互相平行的直线。

两块大小相等、互相正对、靠近的平行金属板分别带等量的异种电荷时,它们之间的电场除边缘附近外,为匀强电场。

4.电势能 电势 电势差 等势面

(1)电势能:电荷在电场中由电场力和相对位置决定的势能。用ε(手写E)表示。

通常取电荷q在无限远处的电势能为零,电势能的正负表示大小。

电势能变化与电场力做功的关系:W=-Δε

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无限远处电场力所做的功。

(2)电势

表示电场的能的性质的物理量

定义:电场中某点的电荷的电势能跟它的电量的比值,叫做这一点的电势。

U=ε/q 标量。    单位:伏(V)

1V表示电量为1C的正电荷在该点的电势能为1J

通常取无限远处的电势为零,或取大地的电势为零,其正负表示高低(大小)。

取无限远处电势为零,正电荷的电场中电势处处为正,负电荷的电场中电势处处为负;顺着电力线的方向电势越来越低。

(3)电势差:电场中两点间的电势的差值叫做电势差(电压)。

UAB=UA-UB=-UBA=-(UB-UA

电场力做功与电势差的关系:W=q UAB

电子伏特(eV):1eV=1e×1V=1.60×10-19J

电场力做功的特点:与路径无关,只与两点间的电势差有关。

(4)等势面

A.点电荷的电势公式:U=kQ/r(取无限远处电势为零)

B.电势叠加:空间某一点的电势,等于各电场在该点的电势的代数和。

原则上,利用A、B,我们可以计算出电荷分布已知的带电体电场中各点的电势。

在电场中,电势相等的点所构成的面,叫做等势面。

它与电力线一样,是用来形象、直观地描述电场而假想的曲面。

在静电场中,等势面有如下基本性质:

A.相邻等势面的电势差相等,等势面的疏密表示电场的强弱(等势面疏密与电力线疏密一致);

B.等势面的正负表示电势的高低,沿电力线方向等势面的电势降落最快;

C.等势面处处与电力线垂直,沿等势面移动电荷,电场力不作功;

D.(同一等势面不中断)不同点势的等势面不相交。

五种常见电场等势面:孤立点电荷(正、负),两个等量异、同种电荷和匀强电场

5.匀强电场中电势差跟场强的关系:E=U/d

6.静电场中的导体

静电感应:把导体(金属)放入电场中,导体内部的电子在电场力的作用下向电场的反方向移动,导体两端出现等量异种电荷的现象。

静电平衡状态:导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态

处于静电平衡状态的导体的特点:

(1)处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零(这是外电场E与感应电荷产生的附加电场E’——内电场叠加的结果)。

(2)处于静电平衡状态的导体,表面上任何一点的场强方向跟该点的切面垂直。

(3)处于静电平衡状态的导体是一个等势体,它的表面是一个等势面。

(4)处于静电平衡状态的带电导体,电荷只能分布在导体的外表面上。

应用:(1)两种静电屏蔽:

外屏蔽——一个不接地的空腔导体可以屏蔽外电场

全屏蔽——一个接地的空腔导体可以同时屏蔽内、外电场

(2)法拉第圆筒:外取,内送。

7.带电粒子在匀强电场中的运动

(1)加速:qU=mv2                

(2)偏转(类似平抛运动)       侧移y=,偏角tgф=

四、电容器 电容

1.电容器:任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体,都可以看成是一个电容器。

电容器具有容纳电荷(充放电)的本领。

2.电容

表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。

定义:电容器所带的电量跟它的两极间的电势差的比值,叫做电容器的电容。

C=Q/U               

单位:法拉(F)

1F=106μF=1012pF

3.平行板电容器电容:C=

4.常用电容器(了解)

5.电容器的击穿电压和额定电压

五、静电的防止和应用

1.静电的危害:静电荷积累到一定程度,会产生火花放电。防止静电危害的基本方法是尽快地把产生的静电导走。

2.静电的应用:依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下,奔向并吸附到电极上。

如:静电除尘、静电复印。

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