高中物理电场讲义

精锐教育辅导讲义

静电场

1.1 库仑定律

【知识梳理】

1．电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷．用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为正电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为负电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

2．电荷量：电荷量是指物体所带电荷的多少．单位是库仑，字母为“C”．物体不带电的实质是物体带有等量的异种电荷．

3．元电荷：电子所带电荷量e=1.6 10-19C，所有带电体的电荷量都是e的整数倍，因此电荷量e称为元电荷．4．点电荷：点电荷是一种理想化的模型，当带电体的尺寸比它们之间的距离小得很多，以致带电体的大小、形状对相互作用力影响不大时，这样的带电体就可以看做点电荷．

5．物体带电方法：（1）摩擦起电；（2）感应起电；（3）接触起电．

6．电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中电荷总量保持不变．

7．库仑定律：

（1）适用条件：①真空中，②点电荷

（2）公式：2

21r

Q Q k

F =

说明：

①两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力，不论两个带电体的电量是否相等，甚至相差悬殊，但它们间的作用力一定大小相等、方向相反，并与它们的质量无关． ②均匀带电的圆球、圆板、圆环，等效为电荷都集中在球心、圆心．

③微观粒子（如电子、质子）间的万有引力比它们之间的库仑力小得多，万有引力通常忽略不计，电荷在电场中受力分析时，一般情况下物体的重力不计． 【典型例题】

例1下列说法中正确的是（ ） A ．点电荷就是体积很小的带电体

B ．据2

21r Q Q k

F =可知，当r →0时，F →∞

C ．两个相同的、球心距离为r 的金属球，带有等量同种电荷Q 时的库仑力22

r

Q k F <

D ．两个点电荷的电荷量不变，只使它们之间的距离成为原来的一半，则它们之间的库仑力变为原来的2倍． 例2两个完全相同的金属小球带有正、负电荷，相距一定的距离，先把它们相碰后置于原处，则它们之间的库仑力和原来相比将（ ）

A ．变大

B ．变小

C ．不变

D ．以上情况均有可能

例3如图1.1-1所示，质量均为m 的三个带电小球A 、B 、C ，放置在光滑的绝缘水平面上，A 与B 、B 与C 相距L ，A 带电Q A =+8q ，B 带电Q B =+q ．若在C 上加一水平向右的恒力F ，能使A 、B 、C 三球始终保持相对静止．则外力F 的大小如何?C 球所带电荷量是多少?电性如何?

例4一半径为R 的绝缘球壳上均匀地带电量＋Q ，另一电量为＋q 的点电荷放在球心O 上，由于对称性，点电荷所受的力为零，现在球壳上挖去半径为r （r <

例5如图1.1-3所示，在光滑绝缘的水平面上固定一个金属小球A ，用绝缘弹簧把A 与另一个金属小球B 连接起来，然后让A 和B 带等量同种电荷，此时弹簧伸长量为x 0，如果由于某种原因，A 、B 两球电量各漏掉一半，伸长量变为x ，则x 与x 0的关系图1.1-2 图1.1-3

一定满足（ ）

A ．x =x 0/2

B ．x =x 0/4

C ．x ＞x 0/4

D ．x ＜x 0/4

1.2 电场强度 电场力的性质

【知识梳理】 1．电场：

（1）电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体．它是一种看不见的客观存在的物质．它具有力的特性和能的特性．

（2）电场最基本的性质：对放入电场中的电荷由电场力的作用．

（3）电场力：放入电场中的电荷受到电场的力的作用，此力叫电场力． 2．电场强度E ：描述电场力的性质的物理量

（1）定义：放入电场中某点的电荷所受电场力与此电荷所带电荷量的比值，叫电场强度． （2）定义式：q F E /=．

（3）物质性：电场是电荷周围客观存在的物质，电荷之间的相互作用力通过电场而发生．

（4）客观性：场强是描述电场力的性质的物理量，只由电场本身决定．电场中某点的场强与检验电荷的电性和电量q 无关，与检验电荷所受的电场力F 无关，即使无检验电荷存在，该点的场强依然是原有的值．

（5）矢量性：电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向．与放在该点的负电荷受的电场力的方向相反． （6）场强大小判断：

a ．根据电场力判断：q F E /=

b ．根据电场线判断：只与电场线疏密有关，与电场线方向无关．

c ．根据匀强电场中电势差判断：E=U/

d （7）电场强度的计算：

q F E /=（定义式，普遍适用）

2

r Q

k

E =（用于真空中点电荷形成的电场） U/d E =（用于匀强电场）

3．电场线：在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致，这些曲线就叫做电场线．

（1）电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线，它不是电场中实际存在的线．电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹．

（2）电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方，其场强就越大．

（3）电场线上某点的切线方向即该点的场强力向，也就是正电荷在该点所受电场力的方向．

（4）静电场的电场线是不闭合的曲线，总是从正电荷(或无穷远处)发出，终止于负电荷(或无穷远处)．在没有电荷的地方电场线不会中断，也不会相交．正电荷一定要发出电场线，负电荷一定要接收电场线． （5）电场线不会相交或相切． 4．电场的叠加：

同时存在几个产生电场的场源时，电场中某点的合场强是各场源单独在该点产生场强的矢量和．