物理选修静电场知识点

第一章 电场

一、电场基本规律

1、电荷 电荷守恒定律

自然界中只存在正、负电荷

自然界中两种电荷的总量是守恒的，使物质带电的过程，就是使电荷从一个物体转移到另一物体（如摩擦起电和接触带电）；或者是从物体的一部分转移到另一部分（静电感应），不管何种方式，电荷既不能创造，也不能消失，这就是电荷守恒定律

（1）三种带电方式：摩擦起电-掠夺式、接触起电-均分式、感应起电-本能式

（2）元电荷：最小的带电单元，自然界任何物体的带电荷量都是元电荷（e=×10-19C ）的整

数倍，电子、质子的电荷量都等于元电荷，但电性不同，前者为负，后者为正。

2、库伦定律：（1）定律内容：真空．．中两个静止点电荷．．．．．

之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

：

（2）表达式：2

2

1r

Q kQ F =

k=×109N·m 2/C 2——静电力常量

（3）适用条件：真空中静止的点电荷。

二、电场 力的性质：

1、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。

2、电场强度E ：（1）定义：电荷在电场中某点受到的电场力F 与电荷的带电量q 的比值，就叫做该点的电场强度。

（2）定义式：q

F

E =

E 与

F 、q 无关，只由电场本身决定。 （3）电场强度是矢量：大小：在数值上为单位电荷受到的电场力。

方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E 的方向相反。

-

（4）单位：N/C,V/m 1N/C=1V/m （5）其他的电场强度公式

○

1点电荷的场强公式：2r

kQ

E =——Q 场源电荷 ○

2匀强电场场强公式：d

U

E =——d 沿电场方向等势面间距离 （6）场强的叠加：遵循平行四边形法则

3、电场线：（1）意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的

（2）电场线的特点：

①电场线起于正电荷（无穷远），止于（无穷远）负电荷 ！

②不封闭，不相交，不相切。

③沿电场线电势降低，且电势降低最快。一条电场线无法判断场强大小，可以判断电势高低。

④电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表面

（3）几种特殊电场的电场线：各点的切线方向反映场强的方向，疏密程度反映

场强的大小。特点：假想的（不存在）、不相交、不闭合，从正电荷出发，终止于负电荷。

$

三、电场 能的性质

1、电场 能的基本性质：电荷在电场中移动，电场力要对电荷做功。

2、电势能Ep ：（1）定义：电荷在电场中，由于电场和电荷间的相互作用，由位置决定的能

量。电荷在某点的电势能等于电场力把电荷从该点移动到零势能位置时所做的功。

（2）定义式：0A pA W E =——带正负号计算

（3）特点： ①电势能具有相对性，相对零势能面而言，通常选大地或无穷远处为零势能

面。

②电势能的变化量△E p 与零势能面的选择无关。

，

3、电势φ：（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能Ep 与电荷量的比值。

（2）定义式：φq

E p =

——单位：伏（V ）——带正负号计算

（3）特点：①电势具有相对性，相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择

无关。

②电势是一个标量，但是它有正负，正负只表示该点电势比参考点

电势高，还是低。

③电势的大小由电场本身决定，与Ep 和q 无关。

④电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。

（4）电势高低的判断方法

①根据电场线判断：沿着电场线方向电势降低。φA >φB ②根据电势能判断：

正电荷：电势能大，电势高；电势能小，电势低。 负电荷：电势能大，电势低；电势能小，电势高。

4、电势差U AB （1）定义：电场中两点间的电势之差。也叫电压。

（2）定义式：U AB =φA -φB )

（3）特点： ①电势差是标量，却有正负，只表示起点和终点的电势谁高谁

低。

②单位：伏（V

）

③电场中两点的电势差是确定的，与零势面的选择无关

④U=Ed

匀强电场中两点间的电势差计算公式。——电势差与

E

,B

电场强度之间的关系。

5、电场力做功W AB ：（1）电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有

关，即与初末位置的电势差有关。

（2）表达式：W AB =U AB q —带正负号计算（适用于任何电场）

W AB =Eqd —d 沿电场方向的距离。——匀强电场

（3）电场力做功与电势能的关系 W AB =-△Ep=E pA -E PB

电场力做负功，电势能增加

6、等势面：（1）定义：电势相等的点构成的面。

（2）特点：○1等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷，电场力不做功。 ○

2等势面与电场线垂直○3两等势面不相交○4等势面的密集程度表示场强的大小：疏弱密强。

○

5画等势面时，相邻等势面间的电势差相等。 （3）判断非匀强电场线上两点间的电势差的大小：靠近场源（场强大）的两点间的电

势差大于远离场源（场强小）相等距离两点间的电势差。 )

7、静电平衡状态：（1）定义：导体内不再有电荷定向移动的稳定状态

（2）特点：a 处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。

，

b 感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处场强大小相等，方向相反。

c 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体表面是个等势面。

d 电荷只分布在导体的外表面，与导体表面的弯曲程度有关，越弯曲，电荷分布越多。

四、电容器及其应用：

1、电容器充放电过程：（电源给电容器充电）

充电过程S-A ：电源的电能转化为电容器的电场能 放电过程S-B ：电容器的电场能转化为其他形式的能 2、电容：（1）物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

（2）定义：电容器所带电量Q 与电容器两极板间电压U 的比值就叫做电容器的电容。

（3）定义式：U

Q

C =

——是定义式不是决定式 kd

S

C πε4=

——是电容的决定式（平行板电容器） ~

（4）单位：法拉F ，微法μF ，皮法pF 1pF=10-6μ

F=10-12F

（5）特点：①电容器的电容C 与Q 和U 无关，只由电容器本身决定。

②电容器的带电量Q 是指一个极板带电量的绝对值。 ③电容器始终与电源相连，则电容器的电压不变。

无条件结论

A B C

若AB=BC ，则U

AB >U BC