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高中学考的要求主要是让你能够视而可见，做到能够知道电场的存在并且学会描述电场。 一：电场——一种特殊存在的物质。 电荷间存在着力的作用，同种电荷相互吸引异种电荷相互排斥。库仑通过实验测出，真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同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，即 这就是库仑定律 但是库仑并没有解决电荷间相互作用力是如何传递的。按照库仑定律，库仑力的传递不需要任何媒介，也不需要时间，是从一个带电体直接作用到另一个带电体上的，即电荷之间的相互作用是一种“超距作用”。这很明显的违背了相对论的基本规律：任何的速度都不能超越光速。 针对这个缺陷，英国科学家法拉第首先提出场的观点。他认为电荷的周围空间存在一种特殊物质——电场。处于电场中的电荷将会受到力的作用，即电荷与电荷的相互作用时通过电场来实现的。 电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同，它虽然看不见摸不着（电场不是由分子原子所组成），但它是客观存在的。比方说日常生活中，我们利用电磁波来传递信息（手机，电视机，收音机等等的无线通信，微波炉的加热等等）。电磁波就是一种变化的电场和磁场（实际上可见光，太阳光都是电磁波）。 电场作为一种客观存在的物质，它具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力。当电荷在电场中移动时，电荷所受到电场力就会对电荷做功，这说明电场具有能量。 静电场这一章节就从力——电场力和能量-电势能，这两个角度角度来研究静电场。 二：电场的描述——电场强度，电场线 为了描述电场，我们在电场中放入检验电荷，（就像古装剧里检验酒里有没有毒我们可以放入银针试一下），电荷受到的力大，则电荷所处位置的电场较强。我们把电场的强弱叫做电场强度，符号是E，E是矢量。电场强度也简称为场强，大小为放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，即带电量是一库仑的电荷在电场中某点时所受到的电场力。场强的方向，我们人为规定是正检验电荷的受力方向相同。那么也就是说正电荷受力方向和电场方向相同，负电荷受力方向和电场方向相反，F电=Eq。 虽然电场强度可以使我们精确的得到电场中某一个点的电厂强弱，但是并不能使我们对于电场的全貌有所了解。为形象地更宏观的描述场强的整体分布，人们在电场中画出一些有方向的曲线，并使曲线上该点的切线方向表示该点电场强度的方向，这就是电场线。电场线的疏密程度表示该处场强的大小。需要我们注意的是电场线是人为画出的便于形象描述电场分布的辅助工具，并不是客观存在的（就像数学中的辅助线）。 电场线具有下列特性： （1）电场线上某点切线方向表示该电场强的方向，也是正电荷的受力方向． （2）电场线疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小．电场线越密集，则该处场强越强。 （3）静电场电场线始于正电荷，终止于负电荷或无穷远。 （4）静电场的电场线不相交,不终断,不成闭合曲线。 三：电场中电荷的能量——电势能 电荷在电场中受力，如果电荷在电场力方向上运动一定距离，那么电场力就会做功。 根据前面功能关系我们知道，功就是能量转换的量度，如果有力做功就有能量的转化（具体讲电场力做正功动能增加，电场力做负功动能减少）。由于这个能量和电场中的位置相关，我们把这个由于处于电场的电荷所具有的能量叫做电势能。学习电势能时可类比重力势能（物体由于本身处于重力场中所具有的能量）。电势能大小的确定，首先要人为的规定零电势能的点或面。电场中某位置上电荷的电势能，就等于把该电荷从某点移动到零势能点或零势能面电场力所做的功（可类比重力势能大小的确定，首先要人为的规定零势能的点或面。重力场中某位置上重力势能，就等于把物体从某点移动到零势能点或零势能面重力所做的功）。 通过以上描述，我们知道电势能和电场中的位置有关，为了描述电场中某点关于电势能的性质，我们定义了电势。电势：带电量是一库仑的电荷在电场所具有的电势能。电势用符号φ来表示， 电势的单位是伏特（可类比与重力场中的gh这个物理量，EP重=mgh,EP电=φq）。类比与地理上的等高线概念，我们把电场中各个电势相等的点在的面叫做等势面。电荷在等势面上移动电势能相等，电场力不做功（类比于物体在等高线上移动物体的重力势能不变，重力不做功）。 四静电场常见问题与解题方法 1电场和电势的判断 （1）点电荷电场线的记忆 （2）电场线和电势的关系 WAB=Eqd=qUAB=qΦA-qΦB 正电荷沿电场线方向移动，电场力做正功，电势能减小，电势降低；负电荷沿电场线方向移动，电场力做负功，电势能增大，电势降低。 综上：不管是正电荷还是负电荷，只要顺着电场线的方向总是电势减小的方向，逆着电场线总是电势增大的方向。 2电场力的计算 （1）把电场力放在静力学和动力学中考查 例光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c（可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是（ ） A．a对b的静电力一定是引力 B．a对b的静电力可能是斥力 C．a的电量可能比b少 D．a的电量一定比b多 （三带电小球应满足：三点共一线，两同夹一异，两大夹一小。故选：AD） 3电场中电荷的电势能和动能的转化（特别是匀强电场中） 匀强电场：空间中某个区域内各处场强大小相等，方向相同，则该区域的电场为匀强电场。例如平行板电容器内的电场（除边缘附近）。 （1）电场力做功的两种计算方式 W=Eqd(电荷所受电场力和电荷在电场力方向位移的乘积) WAB=qUAB=q(ΦA-ΦB)=qΦA-qΦB=EA-EB（电场力做功等于电荷的电势能减小量） 电场力做的功与电势能变化量 （2）电场中电荷的电势能和动能的转化 Wab=Epb-Epa=-△Ep 由动能定理：合外力做功就等于动能变化量，W合=W1+W2+W3+.......=△EK 由此可得：WAB=qUAB=Eqd=-△Ep =△EK 电场力做正功，电势能减少，电势能转化为动能。 电场力做负功，电势能增加，动能转化为电势能。 4静电现象 高压放电，静电屏蔽 5平行板电容器 平行板电容器是在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质）组成的一个最简单的电容器。平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。 其电容 在考查时常结合 U =Ed Q= UC （其中Q为电容器所带电荷量，U为两极板间电压），考查电容器的动态变化。 |
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