高考物理電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)有哪些

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  電場(chǎng)是電荷及變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)。電場(chǎng)這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同,它不是由分子原子所組成,但它是客觀存在的,電場(chǎng)具有通常物質(zhì)所具有的力和能量等客觀屬性。

物理電場(chǎng)常見公式

  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))

常見電容器

  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;

  (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;

  (8)其它相關(guān)內(nèi)容:靜電屏蔽/示波管、示波器及其應(yīng)用

1電荷及電荷守恒定律

 、抛匀唤缰兄淮嬖谡、負(fù)兩中電荷,電荷在它的同圍空間形成電場(chǎng),電荷間的相互作用力就是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的。電荷的多少叫電量。基本電荷 。

  ⑵使物體帶電也叫起電。使物體帶電的方法有三種:①摩擦起電 ②接觸帶電 ③感應(yīng)起電。

 、请姾杉炔荒軇(chuàng)造,也不能被消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從的體的這一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分,這叫做電荷守恒定律。

1庫(kù)侖定律

  在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比,跟它們間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ,其中比例常數(shù) 叫靜電力常量。

  庫(kù)侖定律的適用條件是(a)真空,(b)點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是物理中的理想模型。當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時(shí),可以使用庫(kù)侖定律,否則不能使用。例如半徑均為 的金屬球如圖9?1所示放置,使兩球邊緣相距為 ,今使兩球帶上等量的異種電荷 ,設(shè)兩電荷 間的庫(kù)侖力大小為 ,比較 與 的大小關(guān)系,顯然,如果電荷能全部集中在球心處,則兩者相等。依題設(shè)條件,球心間距離 不是遠(yuǎn)大于 ,故不能把兩帶電體當(dāng)作點(diǎn)電荷處理。實(shí)際上,由于異種電荷的相互吸引,使電荷分布在兩球較靠近的球面處,這樣電荷間距離小于 ,故 。同理,若兩球帶同種電荷 ,則 。

1電場(chǎng)強(qiáng)度

 、烹妶(chǎng)的最基本的性質(zhì)之一,是對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)的這種性質(zhì)用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述。在電場(chǎng)中放入一個(gè)檢驗(yàn)電荷 ,它所受到的電場(chǎng)力 跟它所帶電量的比值 叫做這個(gè)位置上的電場(chǎng)強(qiáng)度,定義式是 ,場(chǎng)強(qiáng)是矢量,規(guī)定正電荷受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反。

  由場(chǎng)強(qiáng)度 的大小,方向是由電場(chǎng)本身決定的,是客觀存在的,與放不放檢驗(yàn)電荷,以及放入檢驗(yàn)電荷的正、負(fù)電量的多少均無(wú)關(guān),既不能認(rèn)為 與 成正比,也不能認(rèn)為 與 成反比。

  要區(qū)別場(chǎng)強(qiáng)的定義式 與點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式 ,前者適用于任何電場(chǎng),后者只適用于真空(或空氣)中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)。

1電場(chǎng)線

  為了直觀形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱及方向,在電場(chǎng)中畫出一系列曲線,曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,曲線的疏密表示電場(chǎng)的弱度。

  電場(chǎng)線的特點(diǎn):(a)始于正電荷 (或無(wú)窮遠(yuǎn)),終止負(fù)電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn));(b)任意兩條電場(chǎng)線都不相交。

  電場(chǎng)線只能描述電場(chǎng)的方向及定性地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱,并不是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度共同決定。

1勻強(qiáng)電場(chǎng)

  場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同,場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是等距的平行線,平行正對(duì)的兩金屬板帶等量異種電荷后,在兩極之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。

1電勢(shì)能

  由電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定的能量叫電勢(shì)能。

  電勢(shì)能具有相對(duì)性,通常取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能和零點(diǎn)。

  由于電勢(shì)能具有相對(duì)性,所以實(shí)際的應(yīng)用意義并不大。而經(jīng)常應(yīng)用的是電勢(shì)能的變化。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功,電荷的電勢(shì)能減速少,電荷克服電場(chǎng)力做功,電荷的電勢(shì)能增加,電勢(shì)能變化的數(shù)值等于電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的數(shù)值,這常是判斷電荷電勢(shì)能如何變化的依據(jù)。

1電勢(shì)、電勢(shì)差

 、烹妱(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量

  在電場(chǎng)中某位置放一個(gè)檢驗(yàn)電荷 ,若它具有的電勢(shì)能為 ,則比值 叫做該位置的電勢(shì)。

  電勢(shì)也具有相對(duì)性,通常取離電場(chǎng)無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零電勢(shì)(對(duì)同一電場(chǎng),電勢(shì)能及電勢(shì)的零點(diǎn)選取是一致的)這樣選取零電勢(shì)點(diǎn)之后,可以得出正電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值,負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為負(fù)值。

 、齐妶(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)之差叫電勢(shì)差,依教材要求,電勢(shì)差都取絕對(duì)值,知道了電勢(shì)差的絕對(duì)值,要比較哪個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)高,需根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的正負(fù)判斷,或者是由這兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的位置判斷。

  ⑶電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的面叫等勢(shì)面。等勢(shì)面的特點(diǎn):

  (a)等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。

  (b)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。

  (c)規(guī)定:畫等勢(shì)面(或線)時(shí),相鄰的兩等勢(shì)面(或線)間的電勢(shì)差相等。這樣,在等勢(shì)面(線)密處場(chǎng)強(qiáng)較大,等勢(shì)面(線)疏處場(chǎng)強(qiáng)小。

  ⑷電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的計(jì)算公式: ,此公式適用于任何電場(chǎng)。電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),由起始和終了位置的電勢(shì)差決定。

 、稍趧驈(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系是 ,公式中的 是沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離。

1電場(chǎng)中的導(dǎo)體

 、澎o電感應(yīng):把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng) 中,由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng),使導(dǎo)體的兩個(gè)端面出現(xiàn)等量的異種電荷,這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。

  ⑵靜電平衡:發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體兩端面感應(yīng)的等量異種電荷形成一附加電場(chǎng) ,當(dāng)附加電場(chǎng)與外電場(chǎng)完全抵消時(shí),自由電子的定向移動(dòng)停止,這時(shí)的導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。

 、翘幱陟o電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn):

  (a)導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)處處為零,電場(chǎng)線在導(dǎo)體的內(nèi)部中斷。

  (b)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體,表面是一個(gè)等勢(shì)面。

  (c)導(dǎo)體表面上任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。

  (d)導(dǎo)體斷帶的凈電荷全部分布在導(dǎo)體的外表面上。


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