人教版(2019)高中物理必修第三册第九章《静电场及其应用》全章知识点总结汇编

人教版（2019）高中物理必修第三册第九章《静电场及其应用》全章知识点总结汇编

9.1电荷

一、对感应起电的理解

1．过程及现象

(1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的，如图甲所示。

(2)带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了，这表示A、B上都带了电荷，如图乙所示。

(3)如果把A、B分开，然后移去C，可以看到A和B仍带有电荷，如图丙所示。

(4)让A、B接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。这说明A、B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。

2．感应起电的本质

在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电荷发生定向移动，由B端移至A端，从而引起A端带负电，B端带正电，此时若将A、B分离，导体A、B则成为带等量异种电荷的带电体。

二、元电荷与电荷守恒定律

1．对元电荷的认识

(1)一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是e，所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍。

(2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量。因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为－e，即表示电子的带电荷量为－1.60×10－19C。

2．对电荷守恒定律的理解

(1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。

摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。

(2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。若两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。

9.2库伦定律

一、对点电荷的理解

1．点电荷是物理模型

只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。

2．带电体看成点电荷的条件

如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。

3．注意区分点电荷与元电荷

(1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。

(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是元电荷的整数倍。

二、对库仑定律的理解

1．库仑定律的适用条件是

(1)真空。

(2)静止点电荷。

这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立。

2．静电力的大小计算和方向判断

(1)大小计算

利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。

(2)方向判断

在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

3．库仑定律与万有引力定律的比较

(1)库仑定律和万有引力定律都遵从与距离的二次方成反比规律，人们至今还不能说明它们的这种相似性。

(2)两个定律列表比较如下

(3)对于微观的带电粒子，它们之间的库仑力要比万有引力大得多。电子和质子的静电引力F1是它们间万有引力F2的2.3×1039倍，正因如此，以后在研究带电微粒间的相互作用时，

可以忽略万有引力。

三、库仑定律的应用

1．分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与解决力学中物体的平衡问题的方法一样，具体步骤：

(1)确定研究对象；(2)进行受力分析；(3)建立坐标系；(4)列方程F合＝0，正交分解，∑F x＝0，∑F y＝0；

(5)求解方程。

2．三个自由点电荷的平衡问题

(1)条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。

(2)规律

“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上；

“两同夹异”——正负电荷相互间隔；

“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；

“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。

9.3电场电场强度

一、电场

1．电场的产生：电荷在其周围产生电场，电场是电荷周围存在的一种特殊物质。

2．基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。

3．电荷间的相互作用：

电荷之间是通过电场发生相互作用的。

4．电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。

5．静电场：静止的电荷产生的电场。

二、电场强度

1．试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。

2．场源电荷：激发电场的电荷。

3．电场强度

(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫作该点的电场强度。

(2)定义式：。

(3)单位：牛/库(N/C)。

(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。

(5)物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。

三、点电荷的电场电场强度的叠加

1．点电荷的电场

如图所示，场源电荷Q与试探电荷q相距为r，则它们之间的库仑力，所以电荷q处的电场强度。

(1)公式：。

(2)方向：若Q为正电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线背离Q；若Q为负电荷，电场强度方向沿Q和该点的连线指向Q。

2．电场强度的叠加

(1)电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫作电场强度的叠加。

例如，图中P点的电场强度，等于电荷＋Q1在该点产生的电场强度E1与电荷－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。

(2)如图所示，均匀带电球体(或球壳)外某点的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即，式中的r是球心到该点的距离(r＞R)，Q为整个球体所带的电荷量。