高中物理電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)與題型歸納

　　1.兩種電荷、電荷守恒定律、元電荷：(e=1.60×10-19C)；帶電體電荷量等于元電荷的整數(shù)倍

　　2.庫(kù)侖定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中){F：點(diǎn)電荷間的作用力(N)，k：靜電力常量k=9.0×109N？m2/C2，Q1、Q2：兩點(diǎn)電荷的電量(C)，r：兩點(diǎn)電荷間的距離(m)，方向在它們的連線上，作用力與反作用力，同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引

　　3.電場(chǎng)強(qiáng)度：E=F/q(定義式、計(jì)算式){E：電場(chǎng)強(qiáng)度(N/C)，是矢量(電場(chǎng)的疊加原理)，q：檢驗(yàn)電荷的電量(C)｝

　　4.真空點(diǎn)(源)電荷形成的電場(chǎng)E=kQ/r2{r：源電荷到該位置的距離(m)，Q：源電荷的電量｝

　　5.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=UAB/d {UAB：AB兩點(diǎn)間的電壓(V)，d：AB兩點(diǎn)在場(chǎng)強(qiáng)方向的距離(m)｝

　　6.電場(chǎng)力：F=qE {F：電場(chǎng)力(N)，q：受到電場(chǎng)力的電荷的電量(C)，E：電場(chǎng)強(qiáng)度(N/C)｝

　　7.電勢(shì)與電勢(shì)差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q

　　8.電場(chǎng)力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB：帶電體由A到B時(shí)電場(chǎng)力所做的功(J)，q：帶電量(C)，UAB：電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(V)(電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān))，E：勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度，d：兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離(m)｝

　　9.電勢(shì)能：EA=qφA{EA：帶電體在A點(diǎn)的電勢(shì)能(J)，q：電量(C)，φA：A點(diǎn)的電勢(shì)(V)｝

　　10.電勢(shì)能的變化ΔEAB=EB-EA{帶電體在電場(chǎng)中從A位置到B位置時(shí)電勢(shì)能的差值｝

　　11.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB(電勢(shì)能的增量等于電場(chǎng)力做功的負(fù)值)

　　12.電容C=Q/U(定義式，計(jì)算式) {C：電容(F)，Q：電量(C)，U：電壓(兩極板電勢(shì)差)(V)｝

　　13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S：兩極板正對(duì)面積，d：兩極板間的垂直距離，ω：介電常數(shù))

　　14.帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(Vo=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/2

　　15.帶電粒子沿垂直電場(chǎng)方向以速度Vo進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)(不考慮重力作用的情況下)

　　類平 垂直電場(chǎng)方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中：E=U/d)

　　拋運(yùn)動(dòng) 平行電場(chǎng)方向：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)d=at2/2，a=F/m=qE/m

　　注：

　　(1)兩個(gè)完全相同的帶電金屬小球接觸時(shí)，電量分配規(guī)律：原帶異種電荷的先中和后平分，原帶同種電荷的總量平分；

　　(2)電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷，電場(chǎng)線不相交，切線方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向，電場(chǎng)線密處場(chǎng)強(qiáng)大，順著電場(chǎng)線電勢(shì)越來(lái)越低，電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直；

　　(3)常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布要求熟記〔見圖[第二冊(cè)P98]；

　　(4)電場(chǎng)強(qiáng)度(矢量)與電勢(shì)(標(biāo)量)均由電場(chǎng)本身決定，而電場(chǎng)力與電勢(shì)能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負(fù)有關(guān)；

　　(5)處于靜電平衡導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，表面是個(gè)等勢(shì)面，導(dǎo)體外表面附近的電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體表面，導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，凈電荷只分布于導(dǎo)體外表面；

　　(6)電容單位換算：1F=106μF=1012PF；

　　(7)電子伏(eV)是能量的單位，1eV=1.60×10-19J；

　　一、電場(chǎng)基本規(guī)律

　　1、電荷守恒定律：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量保持不變。

　�。�1）三種帶電方式：摩擦起電，感應(yīng)起電，接觸起電。

　�。�2）元電荷：最小的帶電單元，任何帶電體的帶電量都是元電荷的整數(shù)倍，e=1.6×10-19C——密立根測(cè)得e的值。

　　2、庫(kù)倫定律：（1）定律內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

　　（2）表達(dá)式：k=9.0×109N·m2/C2——靜電力常量

　�。�3）適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷。

　　二、電場(chǎng)力的性質(zhì)——電場(chǎng)強(qiáng)度

　　1、電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用。

　　2、電場(chǎng)強(qiáng)度E：（1）定義：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F與電荷的帶電量q的比值，就叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）定義式：E與F、q無(wú)關(guān)，只由電場(chǎng)本身決定。

　�。�3）電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量：大小：在數(shù)值上為單位電荷受到的電場(chǎng)力。方向：規(guī)定正電荷受力方向，負(fù)電荷受力與E的方向相反。

　�。�4）單位：N/C，V/m1N/C=1V/m

　�。�5）其他的電場(chǎng)強(qiáng)度公式

　　1點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：——Q場(chǎng)源電荷

　　2勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)公式：——d沿電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間距離

　�。�6）場(chǎng)強(qiáng)的疊加：遵循平行四邊形法則

　　3、電場(chǎng)線：（1）意義：形象直觀描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的理想模型，實(shí)際上是不存在的

　�。�2）電場(chǎng)線的特點(diǎn)：

　　1電場(chǎng)線起于正電荷（無(wú)窮遠(yuǎn)），止于（無(wú)窮遠(yuǎn)）負(fù)電荷

　　2不封閉，不相交，不相切。3沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低，且電勢(shì)降低最快。一條電場(chǎng)線無(wú)法判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，可以判斷電勢(shì)高低。

　　4電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，靜電平衡導(dǎo)體，電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體表面

　�。�3）幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線

　　三、電場(chǎng)能的性質(zhì)——電勢(shì)

　　1、電場(chǎng)能的基本性質(zhì)：電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)，電場(chǎng)力要對(duì)電荷做功。

　　2、電勢(shì)能Ep：（1）定義：電荷在電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)和電荷間的相互作用，由位置決定的能量。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于電場(chǎng)力把電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。

　�。�2）定義式：——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算

　　（3）特點(diǎn)：1電勢(shì)能具有相對(duì)性，相對(duì)零勢(shì)能面而言，通常選大地或無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能面。

　　2電勢(shì)能的變化量△Ep與零勢(shì)能面的選擇無(wú)關(guān)。

　　3、電勢(shì)φ：（1）定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能Ep與電荷量的比值。

　�。�2）定義式：φ——單位：伏（V）——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算

　�。�3）特點(diǎn)：1電勢(shì)具有相對(duì)性，相對(duì)參考點(diǎn)而言。但電勢(shì)之差與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。

　　2電勢(shì)是一個(gè)標(biāo)量，但是它有正負(fù)，正負(fù)只表示該點(diǎn)電勢(shì)比參考點(diǎn)電勢(shì)高，還是低。

　　3電勢(shì)的大小由電場(chǎng)本身決定，與Ep和q無(wú)關(guān)。

　　4電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。

　　（4）電勢(shì)高低的判斷方法

　　1根據(jù)電場(chǎng)線判斷：沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低。φA>φB

　　2根據(jù)電勢(shì)能判斷：

　　正電荷：電勢(shì)能大，電勢(shì)高；電勢(shì)能小，電勢(shì)低。

　　負(fù)電荷：電勢(shì)能大，電勢(shì)低；電勢(shì)能小，電勢(shì)高。

　　結(jié)論：只在電場(chǎng)力作用下，靜止的電荷從電勢(shì)能高的地方向電勢(shì)能低的地方運(yùn)動(dòng)。

　　4、電勢(shì)差UAB（1）定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差。也叫電壓。

　�。�2）定義式：UAB=φA-φB

　�。�3）特點(diǎn)：1電勢(shì)差是標(biāo)量，卻有正負(fù)，只表示起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢(shì)誰(shuí)高誰(shuí)低。

　　2單位：伏（V）

　　3電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差是確定的，與零勢(shì)面的選擇無(wú)關(guān)

　　4U=Ed勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差計(jì)算公式。——電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。

　　5、電場(chǎng)力做功WAB：（1）電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)：電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末位置有關(guān)，即與初末位置的電勢(shì)差有關(guān)。

　�。�2）表達(dá)式：WAB=UABq—帶正負(fù)號(hào)計(jì)算（適用于任何電場(chǎng)）

　　WAB=Eqd—d沿電場(chǎng)方向的距離。——勻強(qiáng)電場(chǎng)

　�。�3）電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系WAB=-△Ep=EpA-EpB

　　結(jié)論：電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少

　　電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加

　　6、等勢(shì)面：（1）定義：電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。

　�。�2）特點(diǎn)：1等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功。

　　2等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直3兩等勢(shì)面不相交4等勢(shì)面的密集程度表示場(chǎng)強(qiáng)的大�。菏枞趺軓�(qiáng)。

　　5畫等勢(shì)面時(shí)，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。

　　（3）判斷非勻強(qiáng)電場(chǎng)線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的大�。嚎拷鼒�(chǎng)源（場(chǎng)強(qiáng)大）的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于遠(yuǎn)離場(chǎng)源（場(chǎng)強(qiáng)�。┫嗟染嚯x兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。

　　7、靜電平衡狀態(tài)：（1）定義：導(dǎo)體內(nèi)不再有電荷定向移動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)

　�。�2）特點(diǎn)：1處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零。

　　2感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任何位置產(chǎn)生的電場(chǎng)都等于外電場(chǎng)在該處場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反。

　　3處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是個(gè)等勢(shì)面。

　　4電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，與導(dǎo)體表面的彎曲程度有關(guān)，越彎曲，電荷分布越多。

　　四、電容器及其應(yīng)用：

　　1、電容器充放電過(guò)程：（電源給電容器充電）

　　充電過(guò)程S-A：電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能

　　放電過(guò)程S-B：電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能

　　2、電容：（1）物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。

　�。�2）定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電壓U的比值就叫做電容器的電容。

　�。�3）定義式：——是定義式不是決定式

　　——是電容的決定式（平行板電容器）

　�。�4）單位：法拉F，微法μF，皮法pF1pF=10-6μF=10-12F

　　（5）特點(diǎn)：1電容器的電容C與Q和U無(wú)關(guān)，只由電容器本身決定。

　　2電容器的帶電量Q是指一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值。

　　3電容器始終與電源相連，則電容器的電壓不變。

　　電容器充電完畢，再與電源斷開，則電容器的帶電量不變。

　　4在有關(guān)電容器問題的討論中，經(jīng)常要用到以下三個(gè)公式和3的結(jié)論聯(lián)合使用進(jìn)行判斷

　　五、應(yīng)用——帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（平衡問題，加速問題，偏轉(zhuǎn)問題）

　　1、基本粒子不計(jì)重力，但不是不計(jì)質(zhì)量，如質(zhì)子（），電子，α粒子（），氕（），氘（），氚（）

　　帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般情況下都要計(jì)算重力。

　　2、平衡問題：電場(chǎng)力與重力的平衡問題。mg=Eq

　　3、加速問題

　�。�1）由牛頓第二定律解釋，帶電粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)（不計(jì)重力），只受電場(chǎng)力Eq，粒子的加速度為a=Eq/m，若兩板間距離為d，則

　�。�2）由動(dòng)能定理解釋，，

　　可見加速的末速度與兩板間的距離d無(wú)關(guān)，只與兩板間的電壓有關(guān)，但是粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不一樣，d越大，飛行時(shí)間越長(zhǎng)。

　　4、偏轉(zhuǎn)問題——類平拋運(yùn)動(dòng)（由兩極板間中點(diǎn)射入）

　　在垂直電場(chǎng)線的方向：粒子做速度為v0勻速直線運(yùn)動(dòng)。

　　平行電場(chǎng)線的方向：粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

　　帶電粒子若不計(jì)重力，則在豎直方向粒子的加速度

　　帶電粒子做類平拋的水平距離，若能飛出電場(chǎng)水平距離為L(zhǎng)，若不能飛出電場(chǎng)則水平距離為x

　　帶電粒子飛行的時(shí)間：t=x/v0=L/v0——1

　　粒子要能飛出電場(chǎng)則：y≤d/2————2

　　粒子在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：—3

　　粒子在豎直方向的分速度：———4

　　粒子出電場(chǎng)的速度偏角：———5

　　由12345可得：

　　飛行時(shí)間：t=L/vO豎直分速度：

　　側(cè)向偏移量：偏向角：

　　飛行時(shí)間：t=L/vO偏向角：

　　側(cè)向偏移量：ｙ＇＝

　　在這種情況下，一束粒子中各種不同的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡相同。即不同粒子的側(cè)移量，偏向角都相同，但它們飛越偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間不同，此時(shí)間與加速電壓、粒子電量、質(zhì)量有關(guān)。

　　如果在上述例子中粒子的重力不能忽略時(shí)，只要將加速度a重新求出即可，具體計(jì)算過(guò)程相同。