大学物理静电场知识点总结
静电场知识点(图表版)
第一章静电场一、基本公式二、带电粒子在电场中的运动（1）平衡问题：静止或匀速直线运动mg=Eq（电场力与重力的平衡）（2）带电粒子在电场中的加速问题：E ∥v 0 （不计重力）（3）带电粒子在电场中的偏转问题： E ⊥v 0 （不计重力）处理方法：类平抛运动①垂直电场线的方向（水平）：速度为v 0匀速直线运动②平行电场线的方向（竖直）：初速度为0的匀加速直线运动在偏转电场中，在竖直方向： 粒子的加速度 2F Eq U qa m m md===设类平抛的水平距离x若能飞出电场水平距离为L ，若不能飞出电场则水平距离为x飞行的时间：tLt x t ==① （从正中央进入）能飞出电场则：y ≤d/2 ② （从边缘进入）能飞出电场则：y ≤d竖直方向：221at y = 匀加速运动 ③v 0 y U d竖直方向：分速度: at v y=④出电场时速度的偏角：0tan v v y =θ ⑤合速度：220y v v v += ⑥由①②③④⑤可得：飞 行 时间：t=L/v O 竖直分速度：02mdv qLU v y =侧向偏移量：d mv qL U y 20222= 偏向角：Lyd mv qL U 21tan 202==θ（4）带电粒子先在加速电场U 1中加速后，再进入偏转电场U 2用：2'2'L L L y y +=可求'y飞 行 时间：t=L/v O 侧向偏移量：dU L U y 1224=屏上偏移量：ｙ＇＝d U L L L U 124)2('+ 偏向角：dU LU 122tan =θ【小结】（1）一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同，即：不同粒子的侧移量y ，偏向角θ都相同。
（2）飞越偏转电场的时间t 不同，此时间与加速电压U 1、粒子电量q 、质量m 有关。
附1：知识网络附1：重力场与电场的比较。
大学物理——静电场汇总
第七章静电场§7.1点电荷库仑定律一、点电荷和狄拉克d 函数❶点电荷:是一个理想模型,忽略带电体本身的大小和形状,而将其抽象成带电荷的质点。
❷电荷连续分布线分布:dl dq =λ面分布:ds dq =σ体分布:vd dq =ρ❸d 函数(),00⎩⎨⎧=∞≠=x x X d ()1=⎰∞∞-dx X d 二、库仑定律❶真空12f 1q 2q 12r 21ff1q 2q12f 21f ,12312211212r r q Kq f f =-=229cNm 100.9-⨯=K设,410πε=K 212120mN C 1085.8---⨯=ε则3120122121124r r q q f f επ =-=电介质312312441221012212112r r q q r r q q f f r πεεεπ ==-=εr 电介质的相对介电常数ε 电介质的介电常数§7.2电场电场强度一、电场电荷周围存在的一种特殊形态的物质,具有能量、动量等。
电场对外表现:其一：电场对引入其中的电荷有力的作用;其二：当电荷在电场中移动时,电场对它要做功。
电荷之间的作用是通过电场实现的。
电荷⇔⇔电荷电场二、电场强度为了描述电场对电荷的施力性质，引入一个基本物理量－－电场强度，简称场强，用表示,其定义为EqF E=三、场强迭加原理处于由产生的电场中q 0n q q q ,,,21 ∑∑=====n i in i iE F FE q q 11四、场强的计算点电荷电场,430rrq q F πε =34r r q E πε =点电荷系电场∑∑==i i i ii i r r q E E 34πε任意带电体电场用积分求解.解体步骤:1.将带电体分成无数个电荷元(电荷元不一定是点电荷)电荷元dq 在空间某点的场强:r rdq E d341πε=2.选取适当的坐标系,写出的各个分量的表达式。
Edzy x dE dE E d ,,3.求zy x dE dE E d ,,,⎰=E d E x x ,⎰=E d E y y ⎰=E d E z z 此步最好利用电荷分布的对称性判断方向,减少计算.E4. 带电体的场强kE j E i E E z y x++=§7.3 电感强度高斯定理一、电感强度D在各向同性的均匀电介质中，任一点处的电感强度等于该点的电场强度和介电常数的乘积，即：D εE EDε=二、电力线和电感线电力线电力线在电场中任一点处,通过垂直于的单位面积的电力线条数等于该点处的量值。
《大学物理》第1章 静电场
三、电场
2.静电场
电场
q1
q2
超距作用和近距作用（场的观点）
电荷在其周围空间产生电场，电场对处于其中的 其他电荷施以电场力的作用。
3.电场强度
进入电场的任何带电体都将受到电场的作用力。
试探电荷 q0 的条件：
q0 →0，几何线度→0，
电场强度的矢量定义
E
q0
> F
0
q0
电场强度的单位： 牛顿/库仑 (N·C-1)
一个带电体所带总电量为其所带正负电的代数和。
3.电荷的量子性
实验证明，在自然界中，电荷总是以一个基本
单元的整数倍出现，即
q ne
n 1,2,3,
电荷的这种只能取分立的、不连续量值的特性叫做电
荷的量子性。
e 1.6021019C
4.电荷的连续分布
电磁现象的宏观规律 电荷在带电体上连续分布
大量电荷
SE
dS
q
0
对包含电荷 q 的任意闭合曲面都 成立。
六、高斯定律
任意闭合曲面内有多个点电荷时，由场强叠加
原理 故
E Ei
i
SE dS S Ei dS i
qi
i
S Ei dS
i
0
六、高斯定律 闭合曲面外的电荷电场线穿入 S 后又从 S 穿出，故其对 S 面的净电通量为零。
5.电荷守恒定律
在孤立系统中，不管其中的电荷如何迁移，系统的电荷 的代数和保持不变，这就是电荷守恒定律。
6.电荷的相对论不变性
实验表明，电荷的电量与它的运动状态无关。 在不同的参考系中，同一带电粒子的电量不变。
二、库仑定律
实验表明：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互 作用力，其大小与它们电荷的乘积成正比，与它们之间 距离的二次方成反比；作用力的方向沿着两点电荷的连 线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
静电场知识点总结
静电场知识点总结静电场知识点总结如下：1.电场强度：描述电场中力的性质的物理量，表示单位电荷在电场中受到的力。
点电荷场强公式：E = kQ/r^2。
2.库仑定律：描述两个点电荷之间的相互作用力的规律，公式为F = kQ1Q2/r^2。
3.电势：描述电场能的性质的物理量，表示单位正电荷在电场中具有的势能。
等势面与电场线垂直，且从高电势指向低电势。
4.电势差：描述电场中两点之间电势的差值，等于单位正电荷在这两点间移动时电场力所做的功。
公式为U = Ed。
5.电场力做功：电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，与移动距离和电势差有关，公式为W = qU。
6.电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量，由电容器本身的结构决定。
公式为C = Q/U。
7.静电感应：将一个带电体靠近导体时，由于静电感应，导体靠近带电体的一端会出现异种电荷，远离的一端会出现同种电荷。
8.静电平衡状态：导体中的自由电荷受到电场力的作用，将重新分布，最终达到静电平衡状态。
此时导体内部无净电荷，导体表面是等势面。
9.静电屏蔽：将一个空腔导体置于外电场中，静电平衡时，空腔内感应电荷的电场与外电场在空腔内部相互抵消，从而使得空腔内部不受外部电场的影响。
10.高斯定理：通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内所包围的电荷的代数和除以真空电容率。
公式为∮E·ds = ∑q/ε0。
这些知识点涵盖了静电场的各个方面，包括电场强度、库仑定律、电势、电势差、电场力做功、电容、静电感应、静电平衡状态、静电屏蔽和高斯定理等。
通过理解和掌握这些知识点，可以对静电场有更深入的理解。
静电场知识点总结完整版
静电场知识点总结完整版静电学是物理学的一个重要分支，研究电荷及其在空间中的分布和相互作用。
静电场是一种在电荷存在的情况下所产生的场。
本文将对静电场的概念、性质和应用进行介绍和总结。
一、静电场的概念1、电荷电荷是物质的一个基本属性，是物质所具有的一种电性。
电荷有两种类型，分别为正电荷和负电荷。
同种电荷相互之间存在排斥力，异种电荷相互之间存在引力。
2、电场电场是电荷所产生的场，描述了电荷对空间中其它电荷的作用力。
可以通过电场线来表示电场的方向和强弱。
电场线的密度表示了电场的强度，电场线的方向表示了电场的方向。
3、电场强度在某点的电场强度是一个矢量，它的大小表示单位正电荷在该点所受的力的大小，方向与该力的方向相同。
电场强度的大小与电荷的大小及距离有关，符合库伦定律。
4、电场的叠加原理在多个电荷同时存在的情况下，各电荷所产生的电场会相互叠加，得到一个合成电场。
根据叠加原理，可以分别计算各个电荷单独产生的电场，再将它们相加得到整个电场。
二、静电场的性质1、电场的超强导体中不存在电场在超导体内部，电荷会在材料内部自由移动，从而抵消外部电场的作用，因此在超导体内部不存在电场。
2、电场内的能量电场中存储有能量，这种能量是由电磁作用力产生的。
电场内的能量密度与电场的强度有关，能量密度等于电场强度的平方与介电常数的乘积。
3、静电屏蔽效应在存在电场的情况下，对电场有屏蔽作用的物质称为静电屏蔽材料。
当电场通过屏蔽材料时，材料内部的电荷会重新分布，从而产生与外部电场相反的电场，使得外部电场减弱或消失。
4、电场中的静电力静电场中的电荷之间会相互作用，产生静电力。
根据库仑定律，两个电荷之间的静电力的大小与电荷的大小及它们之间的距离的平方成反比。
5、高斯定理高斯定理是一个用于计算闭合曲面内部电场的方法。
它指出，通过对电场的积分来计算闭合曲面内部的总电通量，从而能够得到曲面内部电场的大小。
三、静电场的应用1、静电除尘静电除尘是将含尘气体通过电场时，利用气体中尘埃带电的特性，将尘埃吸附到电极上，从而将气体中的尘埃除去的一种方法。
静电场知识点总结归纳
静电场知识点总结一、点电荷和库仑定律1．如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷?(1）电荷量是物体带电的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍．（2)元电荷不是电子，也不是质子,而是最小的电荷量数值，电子和质子带有最小的电荷量,即e＝1。
6×10－19 C，是密立根通过油滴实验测定的。
（3)点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化的模型，对其带电荷量无限制．(4)试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响，且要求在其占据的空间内场强“相同”，故其应为带电荷量“足够小”的点电荷．2．库仑定律（1）适用条件：真空中的点电荷（2）库仑力的方向：同种电荷相互排斥，为斥力；异种电荷相互吸引，为引力．二、库仑力作用下的平衡问题1．分析库仑力作用下的平衡问题的思路（与以往的受力分析一样，不过多了个电场力)(1）确定研究对象．如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离．（2）对研究对象进行受力分析．有些点电荷如电子、质子等可不考虑重力，而尘埃、液滴等一般需考虑重力．具体视题目要求来定.(3）列平衡方程（F合＝0或F x＝0,F y＝0,即水平和竖直方向合力分别为0）．2．三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：三个点电荷放置于于一条直线上，且接触面光滑不固定，有如下结论(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．三、场强的三个表达式的比较及场强的叠加电场为矢量，叠加需要平行四边形定则。
四、对电场线的进一步认识1．点电荷的电场线的分布特点（1)离点电荷越近，电场线越密集，场强越强．（2）若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同．2．等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点（1）两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷．（2)两点电荷连线的中垂面（线)上，场强方向均相同，且总与中垂面(线）垂直．在中垂面(线）上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线的中点)．（3)关于O点对称的两点A与A′，B与B′的场强等大、同向．3．等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点（1）两点电荷连线中点O处场强为零．(2)中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零．(3)在中垂面(线）上从O点到无穷远,电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小．(4)两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行．(5）关于O点对称的两点A与A′，B与B′的场强等大、反向．五、电势高低及电势能大小的比较方法1．比较电势高低的几种方法（1）沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．注意：电势降低最快的方向是电场线的方向(2）判断出U AB的正负,再由U AB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若U AB＞0，则φA＞φB，若U AB＜0，则φA ＜φB.，即看U AB的下角标。
精选大学物理静电场知识总结
REPORTING
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中导体与电介质 • 静电场能量与储能元件 • 静电场在生活、生产中的应用 • 静电场相关实验设计与操作技巧 • 知识拓展：其他类型非均匀带电体研究
PART 01
静电场基本概念与性质
REPORTING
电荷与电场
静电场能量密度
描述单位体积内静电场所具有的能量 ，与电场强度的平方和电势有关。
静电场能量分布
在空间中，静电场的能量分布是不均 匀的，通常集中在电荷附近和电场强 度较大的区域。
储能元件：电容器和电感器
电容器
一种能够储存电能的元件，其储能原理是通过在两个极板间 储存电荷来储存能量。电容器的储能密度与其电容值和电压 的平方成正比。
静电复印、打印技术介绍
静电复印
通过充电、曝光、显影、转印、定影等步骤，在感光鼓上形成静电潜像，再利用墨粉进行显影，从而 将图像复制到纸张上的技术。具有速度快、分辨率高等优点。
静电打印
利用静电场控制墨滴的喷射，将图像直接打印到纸张上的技术。具有打印效果好、噪音低等优点。
生物医学领域中应用举例
静电纺丝
连续性方程
在静电场中，电荷守恒定律要求电荷 密度和电流密度满足连续性方程。对 于静态情况，连续性方程简化为电荷 密度的散度为零。
镜像法求解复杂问题
镜像法原理
镜像法是一种求解静电场问题的有效方法。其基本思想是 在适当位置引入虚拟的“镜像”电荷，使得原问题转化为 较简单的镜像电荷与原电荷共同作用的问题。
特殊形状非均匀带电 体的特点
特殊形状非均匀带电体通常具有 复杂的电荷分布和几何形状，使 得静电场问题的求解变得困难。
求解策略
大学物理静电场部分归纳总结
3.无限大带电平面 E
2 0
5/12
电场强度通量
Φe
E dS
S
E cosθdS
S
高斯定理
e
E dS
1
S
0
q内
1
0
V
dV体
高斯定理求场强的步骤: (1)分析电荷对称性；
(2)根据对称性取高斯面；
(3)根据高斯定理求电场强度。
4/12
场强叠加原理 电偶极矩
E Ei
i
dE
1
4 0
dq r2
er
p
ql
l 的方向 –q +q
M
ql
E
p
E
几种典型带电体的电场强度分布
1.带电圆环
xQ
E
4 0
x2
R2
32
2.无限长带电直线 E
第四讲 电容 电容器
第五讲 电场的能量 能量密度
2/12
电荷的量子化
知识点回顾
q ne (n 1,2,3,)
e 1.6021019 C
电荷守恒定律 在与外界没有电荷交换的系统内，无论进行怎样的过程，
系统内正、负电荷量的代数和总是保持不变。
库仑定律
F
1 4πε0
q1q2 r2
第六讲 静电场部分归纳总结
第五单元 静电场
第一讲 电荷量子化 电荷守恒定律 静电场
第二讲 电场强度 场强叠加原理
第三讲 电场强度通量 高斯定理
第四讲 静电场环路定理 电势能 电势
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大学物理静电场知识点总结
1. 电荷的基本特征：（1）分类：正电荷（同质子所带电荷），负电荷（同电子所带电荷）（2）量子化特性（3）是相对论性不变量（4）微观粒子所带电荷总是存在一种对称性
2． 电荷守恒定律 ：一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生什么变化，整个系统的电荷总量必定保持不变。
3．点电荷：点电荷是一个宏观范围的理想模型，在可忽略带电体自身的线度时才成立。
4．库仑定律： 表示了两个电荷之间的静电相互作用，是电磁学的基本定律之一，是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律
12
12123
0121
4q q F r r πε=
5． 电场强度 ：是描述电场状况的最基本的物理量之一，反映了电
场的基 0
F E q =
6． 电场强度的计算：
（1）单个点电荷产生的电场强度，可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得
（2）带电体产生的电场强度，可以根据电场的叠加原理来求解 πεπε==
=
∑
⎰
n
i i
33i 1
i
q 11dq
E r E r 44r
r
（3）具有一定对称性的带电体所产生的电场强度，可以根据高斯定
理来求解
（4）根据电荷的分布求电势，然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度
7．电场线： 是一些虚构线，引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布
（1）电场线是这样的线：a ．曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致
b ．曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱，即越密越强，越疏越弱。
（2）电场线的性质：a ．起于正电荷（或无穷远），止于负电荷（或无穷远）。
b ．不闭合，也不在没电荷的地方中断。
c ．两条电场线在没有电荷的地方不会相交 8．
电通量： φ=
⋅⎰⎰
e s
E dS
（1）电通量是一个抽象的概念，如果把它与电场线联系起来，可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。
（2）电通量是标量，有正负之分。
9． 高斯定理：
ε⋅=
∑
⎰⎰
s
S 01
E dS i （里）
q
（1）定理中的E 是由空间所有的电荷（包括高斯面内和面外的电荷）共同产生。
（2）任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷，而与S 以外的电荷无关
10． 静电场属于保守力：静电场属于保守力的充分必要条件是，电荷在电场中移动，电场力所做的功只与该电荷的始末位置有关，而与
其经历的路径无关。
由此可得
⋅=⎰
L
E dl 0
11． 电势能、电势差和电势：
（1）电势能：试探电荷0q 在电场强度为E 的电场中的P 和Q 两点的
电势能差：
-=⋅⎰
Q
P Q 0P
W W q E dl
（2）电势差和电势： a ．上面
P
点与
Q 点的电势差可以表示为
--=
=
⋅⎰
Q
P Q
P Q P
W W V V E dl q
对应于把电荷从P 点移到Q 点电势的降低，地势的降低称为电势
降落，也就是经常使用的电压的概念。
b ．电势差具有绝对意义，完全有电场自身的性质所决定，而电
场中一点的电势只有相对意义，即相对于电势零点而言的。
理论上，若电荷分布在有限空间内，可选择无限远处为电势零点。
则电场中任一点P 的电势可以表示为 ∞
∞=-=⋅⎰
P P P
V V V E dl
12． 等势面：
（1）电场中电势相等的点连成的曲面，就是等势面。
它形象地表示
了电场中电势的分布。
（2）等势面的性质：a ．电荷沿等势面移动，电场力不作功； b ．等势面与电场线处处正交。
13． 电势与电场强度的关系：
l V E l
∂=-
∂ 和 ∂∂∂=-++=-∇∂∂∂V V V E (i j k )V x
y
z
上式的负号说明电场强度与电势梯度的方向相反。
14．金属导体的静电平衡：
导体中自由电荷没有定向运动的状态，称为静电平衡。
此时导体
具有下列性质：
（1） 整个导体是等势体，导体的表面是等势面 （2） 导体表面附近的电场强度处处与表面垂直
（3） 导体内部不存在净电荷，所有过剩电荷都分布在导体表面上 15． 导体表面的电荷和电场：
（1）对于孤立导体，表面凸出且曲率较大处，电荷密度较大；表
面平坦处电荷面密度较小；表面凹进处，电荷面密度更小，甚至为零。
（2）导体表面附近的电场强度与该处面电荷密度有关。
16． 导体空腔：
导体空腔有如下性质：
（1）若空腔内无电荷，则空腔表面上不存在净电荷，所有净电
荷只分布在外表面；若腔内放置电荷，则腔内表面上存在与腔内电荷等量异号的净电荷；
（2）若腔内无电荷，则腔内无电场；若腔内放置电荷，并将空
腔导体接地，则腔外空间不受腔内电场的影响。
17． 导体静电平衡性质的应用：
（1）尖端放电现象的物理实质：是尖端处的强电场致使附近的空
气分子电离，电离所产生的带电粒子在电场的作用下急剧运动和相互碰撞，碰撞又使更多的空气分子电离。
（2）静电屏蔽： 使导体空腔内部空间不受腔外电荷和电场的影
响，或将导体空腔接地，使腔外空间免受腔内电荷电场影响。
18． 电容和电容的计算： (1) 孤立导体的电容 Q C V
= (2) 电容器 A
A B
Q C V V =
-
(3) 电容的计算：
a ．先假设两个极板分别带有+Q 和-Q 的电量，计算极板间电场强度的分布，在一般情况下都可以计算高斯定理计算；
b ．根据极板间电场强度的分布，求出两极板的电势差
c ．将极板电量和两极板电势差带入电容器电容的定义式，计
算电容。
19． 电介质的极化： 电介质的表面或体内出现宏观电荷的现象 （1） 各向同性的电介质中，极化强度P 与电场强度E 之间有
0e P E χε=
（2） 极化电荷与自由电荷的区别： 由于电介质极化而出现在
电介质表面上的宏观电荷，就是极化电荷；在外电场的作用下可以自由运动的宏观电荷，称为自由电荷
a ． 极化电荷是束缚电荷的宏观表现，是束缚在晶格上的分子中的电子作微小位移，或整个分子作微小旋转所引起的，他
的活动范围不能超出分子的线度；而自由电荷是由于原子或分子的电离或金属中的自由电子重新分布引起的，它的活动范围是整个物体，也可以在不同物体之间； b ． 极化电荷不能转移到其它物体，而自由电荷可以； c ． 极化电荷可以吸附导体中的自由电荷，但不能被中和，而自由电荷可以被中和。
20． 极化强度与极化电荷的关系：
（1）极化强度P 与极化电荷面密度的关系为
σ'==⋅n P P n
（2）极化强度和极化电荷的关系
'⋅=-∑⎰⎰
里
i
S
S P dS q 对于各向同性的电介质，有 χε=e 0P E ，此处E 等于外加电场0E 与极
化电荷产生的附加电场强度'E 的矢量和。
21． 电介质存在时的高斯定理：
⋅=
∑⎰⎰
oi
S
i
D dS q
其中电位移矢量D ： εεχεεε=+=+==00e 0r D E P (1)E E E
此式只适用于各向同性的电介质。
22． 边界条件：
（1）用高斯定理可以得到在两种电介质的界面附近电位移矢量的法向分量连续， 即 =1n 2n D D （2）用静电场的环路定理可以得到在两种电介质的界面附近电场强度矢量的切向分量连续，即 =1t 2t E E 10．
静电场的能量：(1)
电容器的储能
===
2
2e 111Q W QU CU 222C
(2) 电场能量密度e ω和电场能量e W 的一般表示 =⋅e 1
w D E 2
， τ
τττ==
⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰e e 1W w d D Ed 2。