高中物理電場知識點與題型歸納

　　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倍

　　2.庫侖定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中){F：點電荷間的作用力(N)，k：靜電力常量k=9.0×109N？m2/C2，Q1、Q2：兩點電荷的電量(C)，r：兩點電荷間的距離(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.電場強度：E=F/q(定義式、計算式){E：電場強度(N/C)，是矢量(電場的疊加原理)，q：檢驗電荷的電量(C)｝

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

　　5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB：AB兩點間的電壓(V)，d：AB兩點在場強方向的距離(m)｝

　　6.電場力：F=qE {F：電場力(N)，q：受到電場力的電荷的電量(C)，E：電場強度(N/C)｝

　　7.電勢與電勢差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q

　　8.電場力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB：帶電體由A到B時電場力所做的功(J)，q：帶電量(C)，UAB：電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關)，E：勻強電場強度，d：兩點沿場強方向的距離(m)｝

　　9.電勢能：EA=qφA{EA：帶電體在A點的電勢能(J)，q：電量(C)，φA：A點的電勢(V)｝

　　10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA{帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值｝

　　11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB(電勢能的增量等于電場力做功的負值)

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

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

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

　　15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)

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

　　拋運動 平行電場方向：初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2，a=F/m=qE/m

　　注：

　　(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時，電量分配規律：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)電場線從正電荷出發終止于負電荷，電場線不相交，切線方向為場強方向，電場線密處場強大，順著電場線電勢越來越低，電場線與等勢線垂直；

　　(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98]；

　　(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定，而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關；

　　(5)處于靜電平衡導體是個等勢體，表面是個等勢面，導體外表面附近的電場線垂直于導體表面，導體內部合場強為零，導體內部沒有凈電荷，凈電荷只分布于導體外表面；

　　(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、電場基本規律

　　1、電荷守恒定律：電荷既不會創生，也不會消滅，它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，在轉移過程中，電荷的總量保持不變。

　　（1）三種帶電方式：摩擦起電，感應起電，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倍，e=1.6×10-19C——密立根測得e的值。

　　2、庫倫定律：（1）定律內容：真空中兩個靜止點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）表達式：k=9.0×109N·m2/C2——靜電力常量

　　（3）適用條件：真空中靜止的點電荷。

　　二、電場力的性質——電場強度

　　1、電場的基本性質：電場對放入其中的電荷有力的作用。

　　2、電場強度E：（1）定義：電荷在電場中某點受到的電場力F與電荷的帶電量q的比值，就叫做該點的電場強度。（2）定義式：E與F、q無關，只由電場本身決定。

　　（3）電場強度是矢量：大小：在數值上為單位電荷受到的電場力。方向：規定正電荷受力方向，負電荷受力與E的方向相反。

　　（4）單位：N/C，V/m1N/C=1V/m

　　（5）其他的電場強度公式

　　1點電荷的場強公式：——Q場源電荷

　　2勻強電場場強公式：——d沿電場方向兩點間距離

　　（6）場強的疊加：遵循平行四邊形法則

　　3、電場線：（1）意義：形象直觀描述電場強弱和方向的理想模型，實際上是不存在的

　　（2）電場線的特點：

　　1電場線起于正電荷（無窮遠），止于（無窮遠）負電荷

　　2不封閉，不相交，不相切。3沿電場線電勢降低，且電勢降低最快。一條電場線無法判斷場強大小，可以判斷電勢高低。

　　4電場線垂直于等勢面，靜電平衡導體，電場線垂直于導體表面

　　（3）幾種特殊電場的電場線

　　三、電場能的性質——電勢

　　1、電場能的基本性質：電荷在電場中移動，電場力要對電荷做功。

　　2、電勢能Ep：（1）定義：電荷在電場中，由于電場和電荷間的相互作用，由位置決定的能量。電荷在某點的電勢能等于電場力把電荷從該點移動到零勢能位置時所做的功。

　　（2）定義式：——帶正負號計算

　　（3）特點：1電勢能具有相對性，相對零勢能面而言，通常選大地或無窮遠處為零勢能面。

　　2電勢能的變化量△Ep與零勢能面的選擇無關。

　　3、電勢φ：（1）定義：電荷在電場中某一點的電勢能Ep與電荷量的比值。

　　（2）定義式：φ——單位：伏（V）——帶正負號計算

　　（3）特點：1電勢具有相對性，相對參考點而言。但電勢之差與參考點的選擇無關。

　　2電勢是一個標量，但是它有正負，正負只表示該點電勢比參考點電勢高，還是低。

　　3電勢的大小由電場本身決定，與Ep和q無關。

　　4電勢在數值上等于單位正電荷由該點移動到零勢點時電場力所做的功。

　　（4）電勢高低的判斷方法

　　1根據電場線判斷：沿著電場線方向電勢降低。φA>φB

　　2根據電勢能判斷：

　　正電荷：電勢能大，電勢高；電勢能小，電勢低。

　　負電荷：電勢能大，電勢低；電勢能小，電勢高。

　　結論：只在電場力作用下，靜止的電荷從電勢能高的地方向電勢能低的地方運動。

　　4、電勢差UAB（1）定義：電場中兩點間的電勢之差。也叫電壓。

　　（2）定義式：UAB=φA-φB

　　（3）特點：1電勢差是標量，卻有正負，只表示起點和終點的電勢誰高誰低。

　　2單位：伏（V）

　　3電場中兩點的電勢差是確定的，與零勢面的選擇無關

　　4U=Ed勻強電場中兩點間的電勢差計算公式。——電勢差與電場強度之間的關系。

　　5、電場力做功WAB：（1）電場力做功的特點：電場力做功與路徑無關，只與初末位置有關，即與初末位置的電勢差有關。

　　（2）表達式：WAB=UABq—帶正負號計算（適用于任何電場）

　　WAB=Eqd—d沿電場方向的距離。——勻強電場

　　（3）電場力做功與電勢能的關系WAB=-△Ep=EpA-EpB

　　結論：電場力做正功，電勢能減少

　　電場力做負功，電勢能增加

　　6、等勢面：（1）定義：電勢相等的點構成的面。

　　（2）特點：1等勢面上各點電勢相等，在等勢面上移動電荷，電場力不做功。

　　2等勢面與電場線垂直3兩等勢面不相交4等勢面的密集程度表示場強的大小：疏弱密強。

　　5畫等勢面時，相鄰等勢面間的電勢差相等。

　　（3）判斷非勻強電場線上兩點間的電勢差的大小：靠近場源（場強大）的兩點間的電勢差大于遠離場源（場強小）相等距離兩點間的電勢差。

　　7、靜電平衡狀態：（1）定義：導體內不再有電荷定向移動的穩定狀態

　　（2）特點：1處于靜電平衡狀態的導體，內部場強處處為零。

　　2感應電荷在導體內任何位置產生的電場都等于外電場在該處場強大小相等，方向相反。

　　3處于靜電平衡狀態的整個導體是個等勢體，導體表面是個等勢面。

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

　　四、電容器及其應用：

　　1、電容器充放電過程：（電源給電容器充電）

　　充電過程S-A：電源的電能轉化為電容器的電場能

　　放電過程S-B：電容器的電場能轉化為其他形式的能

　　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：1電容器的電容C與Q和U無關，只由電容器本身決定。

　　2電容器的帶電量Q是指一個極板帶電量的絕對值。

　　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在有關電容器問題的討論中，經常要用到以下三個公式和3的結論聯合使用進行判斷

　　五、應用——帶電粒子在電場中的運動（平衡問題，加速問題，偏轉問題）

　　1、基本粒子不計重力，但不是不計質量，如質子（），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算重力。

　　2、平衡問題：電場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，帶電粒子在電場中加速運動（不計重力），只受電場力Eq，粒子的加速度為a=Eq/m，若兩板間距離為d，則

　　（2）由動能定理解釋，，

　　可見加速的末速度與兩板間的距離d無關，只與兩板間的電壓有關，但是粒子在電場中運動的時間不一樣，d越大，飛行時間越長。

　　4、偏轉問題——類平拋運動（由兩極板間中點射入）

　　在垂直電場線的方向：粒子做速度為v0勻速直線運動。

　　平行電場線的方向：粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運動。

　　帶電粒子若不計重力，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，若能飛出電場水平距離為L，若不能飛出電場則水平距離為x

　　帶電粒子飛行的時間：t=x/v0=L/v0——1

　　粒子要能飛出電場則：y≤d/2————2

　　粒子在豎直方向做勻加速運動：—3

　　粒子在豎直方向的分速度：———4

　　粒子出電場的速度偏角：———5

　　由12345可得：

　　飛行時間：t=L/vO豎直分速度：

　　側向偏移量：偏向角：

　　飛行時間：t=L/vO偏向角：

　　側向偏移量：ｙ＇＝

　　在這種情況下，一束粒子中各種不同的粒子的運動軌跡相同。即不同粒子的側移量，偏向角都相同，但它們飛越偏轉電場的時間不同，此時間與加速電壓、粒子電量、質量有關。

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