3-1粤教版高中物理基础知识汇编

选修3-1 第一章 电场

一、电场的力的性质 1．电荷及电荷守恒定律

⑴自然界中只有正负两种电荷，元电荷e =1.60×

10-19 C ⑵使物体带电的方法有三种：①摩擦起电；②接触起电；③感应起电．

⑶电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或着从物体的一个部分转移到另一部分。在转移过程中，电荷的代数和不变（总量不变）。

⑷两完全相同的金属球接触后分开其电量平分． 2．库仑定律

⑴内容：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷间的这种作用力称静电力，又叫库伦力。

⑵公式：122

q q F k

r

= (其中9229.010/k N m C =⨯⋅，叫静电力常量)

⑶适用条件：①真空中②点电荷：若带电体本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多时就可看作是点电荷。★☆注意：①两点电荷间的库仑力是相互的，是一对作用力与反作用力；②计算时只需带入电荷量的绝对值。

3．电场强度

⑴电场：带电体周围客观存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒介。 ⑵电场的基本性质：是对放入其中的电荷有力的作用。

⑶电场强度：放入电场中某点的电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度，是矢量。 a.定义式：/E F q = ，方向：正电荷在该点所受电场力的方向。 b.说明：

①/E F q =是电场强度的定义式，适用于任何电场。电场中某点的场强由电场本身决定与试探电荷q 无关。

②2r

Q

k E =是真空中点电荷所形成的电场强度的决定式。某点场强E 由场源电荷Q 和距离r 决定。

（正点电荷周围某点的场强背离正电荷；负点电荷周围某点的场强指向负电荷） ③d

U

E =是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场，注意式中d 为两点间沿电场线方向的距离．

④电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。

4.电场线

⑴电场线：在电场中画出一系列的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都跟该处的场强方向一致，这样的曲线叫电场线。

①电场线是起源于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远)； ②电场线的疏密反映电场强度的大小；

③电场线不是带电粒子在电场中运动的轨迹，只是某种情况下带电粒子运动轨迹可以与电场线重合．

⑷匀强电场：在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场．匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线．

二、电场的能的性质

1.基本概念 ⑴电势差：电荷在电场中由某点A 移到另一点B 的过程中，电场力所做的功与该电荷电量的比值叫做这两点的电势差即/AB AB U W q =. （电势差是标量但有正负，正负表示某两点相对电势的高低；计算时要注意电荷的正负。）

⑵电势：电场中某点A 的电势A ϕ等于该点与参考点P （电势零点0P ϕ=）之间的电势差。（/AP A AP U W q ϕ==）

★☆①电势是为描述电场能的性质而引入的物理量，它由电场本身的性质决定，与是否放入电荷无关，是标量。电势的高低还与零电势点的选取有关，通常选无穷远处或大地的电势为零电势。 ②沿着电场线的方向，电势降低。（与拿什么电荷沿电场线移动无关）

⑶电势能：电荷在电场中所具有的势能叫电势能，它由电场和电荷共同决定。（q εϕ=） ★☆电场力做功与电势能变化的关系：

①如同重力做功与重力势能变化的关系一样，电场力做正功时，电荷的电势能减少，电场力做负功时，电荷的电势能增加；电场力对电荷做的功等于电荷电势能的变化量。B εεε--W A AB =∆=

②若只有电场力做功，动能和电势能的总能量守恒，但可以互相转化，如动能增加，电势能就减少。 2.电势与电场强度的关系

⑴电势反映电场能的特性，而电场强度反映电场力的特性．

匀强电场

⑵电势是标量，具有相对性（与参考点的选取有关），而电场强度是矢量，不具相对性．电势的正负表示大小，而电场强度的正、负只表示方向不同，并不表示大小．

⑶电势与场强的大小没有必然联系，某点的电势为零，场强可不为零，反之亦然，同样，电势高处场强不一定大。

⑷电势和电场强度都是由电场本身的因素决定的，与试探电荷无关． 3.匀强电场中电势差与电场强度的关系

⑴关系可由公式表达：/E U d = 或Ed U =．

⑵理解：①电场强度的方向就是电势降低最快的方向．

②以上公式只适用于匀强电场，且应用时注意d 是表示某两点沿电场线方向上的距离。

③对于非匀强电场，此公式可以用来定性分析某些问题，如在非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么E 越大处，d 越小，即等势面越密． ★☆4.等势面和电场线的关系

电场中电势相等的点构成的面叫做等势面，电场线和等势面均是用来形象描述电场的，它们有如下关系： ①电场线总是与等势面垂直；

②沿着电场线的方向各等势面上的电势降低，逆着电场线的方向各等势面上的电势升高； ③电场线密的区域，等势面也密；电场线疏的区域，等势面也疏；

④沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功． ⑤电场线和等势面都是人们虚拟出来形象描述电场的工具． ⑥实际中测量或做题时，往往通过描绘等势线来确定电场线． ★☆5.重视电场线在做题时的作用

①顺着电场线方向电势降低；①电场线上某点的切线方向为该处的场强方向，即正电荷在该处所受电场力的方向，与负电荷在该处受电场力的方向相反；③疏密表示电场强度的大小。④与等势线（面）垂直，指向电势降低的方向。

四、带电粒子在匀强电场中的运动 1．带电粒子的加速

⑴运动分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，所受电场力与运动方向共线，做匀变速直线运动。

若粒子的初速度为零，则：2

/2qU mv =， 则 v =2．带电粒子的偏转(类平抛运动)

⑴运动分析：带电粒子以速度v 0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的电场力作用而做匀变速曲线运动．

⑵偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动那样进行分析处理。 五、电容与电容器

1．电容器：两个互相靠近又彼此绝缘的导体组成电容器． 2．电容

⑴定义：电容器所带电荷量跟两极板间电势差的比值叫电容．定义公式/C Q U =．注意C 跟Q 、U 无关，只取决于电容器本身．（电容器的带电量是指每个极板上所带电量的绝对值）．

⑵电容的物理意义：是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量。

⑶电容的单位：法拉，符号F ． 612

1F 1010 μF pF ==

⑷平行板电容器的电容，跟两板间的正对面积及板间距有关，S C d

∝

⑸常用电容器：从构造上看分为固定电容器和可变电容器．

⑹表示电容器性能的两个指标：一是电容量，另一个是它的耐压值（电容器所能承受的最大电压）． 3.电容器常见的两种情况：

⑴.平行板电容器电容器始终连接在电源上，两极板的电压不变． ⑵.平行板电容器充电后，与电源断开，电容器的电荷量不变．