02-电子电路的基本概念(2016版)
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静电感应的本质
把带正电荷的C球移近彼此接触的导 体A和B，可以看到AB上的金属箔片张 开，这表明AB都带上了电荷。 如果先把C移走，A和B上的箔片就会闭合。 如果先把A和B分开，再移走C，可以看到，A和B上面的金属 箔片仍张开。这时候，让A和B接触，它们的金属箔片都闭合。 这证明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后， 等量异种电荷发生中和。 导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动使导体两端 分别出现等量异种电荷，是产生静电感应的原因。
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什么是场？
场是一种特殊物质，看不见摸不着，但它确实存在。 自然科学已经十分明确的揭示，同一物质表现为两种最基本 的现象状态，一种是实物、粒子形态；一种是场、波的形态。 人们首先发现了光的波粒二象性，继而又提出物质波的思想， 认为一切物质粒子，如电子、质子、中子等都有实物和波两 种想象形态。在量子场论来看，场是一种基本的、普遍的物 质，是相应的时空连续体；粒子只不过是场的局部凝聚。物 质此起彼伏、时散时聚之表现为场，聚之起之表现为粒子。 现代科学认为，场就是能量的海洋。因而场与实物的矛盾运 动，也就是能量与质量之间的矛盾运动（质能方程）。能量 和质量只不过是物质的不同表现形式而已。时空，场，能量， 质量都处在统一而又交错的矛盾的运动网络中。
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电流的运动过程
容许电荷通过的闭合回路或者 导通电路，称为电路。 电荷在一个封闭的回路中流动， 从“电荷泵”将带电粒子泵至B后 开始，通过C到A，再到电荷泵， 不断循环。 这个过程，电荷的电势能会增加，必须要外部能量的支持。 一条电路含有一个将电荷从A移到B以增加其电势能的“电荷 泵”，以及一个将电荷从B移至A的以减少其电势能的用电器。 电荷通过用电器损失的电势能qU，通常会转化为其他形式的 能，例如：电灯将电能转化为光能，电动机转化为动能。
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第2课 电子电路的基本概念
授课教师：欧浩源 研究方向：嵌入式应用、物联网应用 电子邮件：ohy3686@foxmail.com 答疑地点：广东职业技术学院高明校区实训楼3-401
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电是什么？
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电灯、电视、电话、电脑、电池、电机、电冰箱、电磁炉、 电动车、各种电子仪器设备......假如这个世界没有电？ 电，是一种自然现象，是个一般术语，是一种能量。 在电概念出现之前，现象一直存在，直到18世纪时，西方开 始探索电的种种现象，寻找自然规律。 1800年意大利人伏特用铜片和锌片浸于食盐水中，并接上导 线，制成了第一个电池。1820年安培发现电流之间的互作用 定律。1831年英国人法拉第，发现电磁感应定律，制出了世 界上最早的第一台发电机。1866年德国人西门子制成世界上 第一台工业用发电机。1865年苏格兰人麦克斯韦提出电磁场 理论。1887年德国人赫兹展示出这样的电磁波... 被遗忘的电气之王：尼古拉.特斯拉。
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电动势（电源）
注意理解： 对于电源内部来说，电位差，也就是电动势。 对于外部电路来说，电位差，就是电压。 电源，是一种能把其他形式能量转化为电势能的装置。 它能够克服静电力做功，迫使正电荷从低电势处经电源内部移 向高电位处。 在数值上，等于非静电力将单位正电荷从电源负极通过电源 内部移送到电源正极时所做的功。 在电源（电荷泵）的作用下，电荷在闭合的电路中往复循环 流动，从而形成稳定的电流。 电路工作的两个条件：电源作用，闭合电路。
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静电与静电力应用
带电体所带的电荷不易流动，而是处于静止状态，称为静电。 静电荷之间存在作用力，称为静电力。 把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静 电感应，或感应起电。 静电感应，没有创造和消灭电荷，而是使物体中的正负电荷 分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分。 静电知识在实际生产和生活中有很多应用。 例如：利用静电技术收集从烟囱排出的煤烟灰，可以减少空气 污染；通过静电感应使油漆微粒带电，这样油漆就能被均匀 地喷涂在汽车或者其他物体上；复印机利用静电将墨粉印到 纸上…但是，静电也有许多危害，会引起灰尘吸附，会损坏 电子设备…
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电场
法拉第认为：（首先认识一下什么是场） 如果一个带电物体A能对位于空间中任一点处的另一个带电物 体B产生作用，那么带电物体A必然以某种方式使空间的特性 发生改变，而物体B则感受到了空间的这种改变，并因此受到 了反映它所在空间的这种特性的作用力。
什么是场？
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电压
电压，也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中 由于电势不同所产生的能力差的物理量。电压一般只用于电 路当中，电势差和电位差则普遍应用于一切电现象当中。 从电场力做功来看，电压，是将单位正电荷从电路一点移到 另一点，电场力做功的大小。 大小：单位正电荷受电场力作用从A点到B点所做的功。 方向：从高电位指向低电位（顺着电场线方向） 从另外一个角度看，电压，就是导体中形成电流的压力。 （水压高，水流速度就大，单位时间内流出龙头的水就多） 电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能够 在导线中流动，是因为电路中有着高电势和低电势的差别。
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电场力与电场强度
把一个电荷放进电场中，它就受到力的作用，这个力叫做电 场力。当电荷在电场中移动时，电场力就会对电荷做功。 电场所施加的力能够做功，从而将能量从电场转移至带电物 体中。在日常生活中，无论你是将电器的插头插进电源插座， 还是将它与电池连接，你都在使用这种能量。 电场强度：是描述电场性质的基本物理量，矢量，简称场强。 1. 方向与正电荷在该点受到的电场力方向相同。 2. 大小等于每个单位正电荷所受的力。 任何位于电场中的电荷都会受到该处电场对它的作用力。这 个力的大小取决于该处的电场强度E及电荷量q： F = Eq。 这个力的方向取决于电场方向及电荷的性质。
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电荷的分离与守恒
如果两个电中性的物体相互摩擦，那么每个物体都带电。 例如：当硬胶棒和毛皮摩擦时，毛皮原子中的电子便转移到 了硬胶棒上。硬胶棒上多余的电子使它带负电；而失去电子 的毛皮则带正电。但是，这两个物体的总电荷保持不变，也 就是电荷守恒。 电荷既不能被创生，也不能被消灭，所有实际能够发生的只 是通过电子的转移而使正负电荷分离而已。摩擦起电不是创 造了电，而是核外电子发生了转移。 电荷守恒：电荷既不能创造,也不能消灭，它只能从一个物体 转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在 转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。
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电势能
在力学中，当一个小球被举高时，它的重力势能就会发生变 化。为了克服重力使其升高，你必须对小球做功。这样小球 的重力势能就增加，相当于你做的功转移到球成了势能。 在电学中，对于两个相互吸引的异种电荷，要将一个电荷从 另一个附近拉开，你就需要做功。当你做功的时候，你将能 量转移给了电荷，这个能量以电势能的形式储存在电荷中。 电势，又称为电位，是电场中某个位置的单位电荷所具有的 电势能。（联想一下重力势能） 电势是从能量角度描述电场的物理量，只有大小，没有方向。 电场强度则是从力的角度上来描述电场。 只要顺着电场线的方向，总是电势减小的方向，逆着电场线 总是电势增大方向。
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电荷与物体带电
电荷亦称电，有实物的属性，存在于原子中，不能离开电子 和质子而存在。 1897年，汤姆逊发现，所有的物质都包含质量很小且带负电 荷的粒子，该粒子被称为电子。在1909~1911年间，其学生卢 瑟福发现，原子中有一个质量很大的带正电的原子核。 如果原子核所带的正电荷等于周围电子所带的负电荷，该原 子呈中性。借助外部能量，外层电子可以从原子中脱离。失 去电子的原子带正电。从原子脱离的电子可以保持独立状态， 或者附着在另外的原子上，成为带负电的粒子。 起电的本质，都是将正负电荷分开，使电荷发生转移，物体 带电的实质是获得或失去电子的过程，并不是创造电荷。带 电的方式：摩擦起电、感应起电、接触起电。
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电流
水流是水粒子（水分子）运动所产生的，电流也是带电粒子 （电荷）的运动所引起的。 电流：正电荷的定向移动，形成电流。 电子从负极流向正极，但电流方向规定为从正极流向负极。 电流大小：单位时间内流过的电荷量。 电流的产生（水流和抽水泵）： 1.当两个带电导体球相互接触时，电荷会从电势较高的球流向 电势较低的球，持续到两球电势相等为止。 2.可以通过将电荷从A“泵回”B的办法维持B和A之间的电势差。 3.泵取电荷的过程中，电荷的电势能会增加，所以必须要有外 界能量才能做到这一点，例如电池。
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电场
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法拉第认为：（首先认识一下什么是场） 如果一个带电物体A能对位于空间中任一点处的另一个带电物 体B产生作用，那么带电物体A必然以某种方式使空间的特性 发生改变，而物体B则感受到了空间的这种改变，并因此受到 了反映它所在空间的这种特性的作用力。 电场：电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。 电场与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是 客观存在的，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。 电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力， 这种力称为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在电场 中移动时，电场力对电荷做功（这说明电场具有能量）。 只要有电荷存在，在电荷周围就存在着电场。
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电荷
带电是物质的一种固有属性。 带正负电的基本粒子叫电荷。物体或构成物体的质点所带的 电量，即电荷的多少，叫电荷量。 物体由于摩擦、加热、射线照射、化学变化等原因，失去部 分电子时物体带正电，获得部分电子时物体带负电．带有多 余正电荷或负电荷的物体叫做带电体。 自然界只有两种电荷： 用绸缎摩擦过的玻璃棒所带的电荷：正电荷 用皮毛摩擦过的硬胶棒所带的电荷：负电荷 两类电荷不可能单独产生，只能成对产生。 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
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电势差
水位有高低，高处的水就会往低处流。同样，电势也有高低， 电势高的电流会流向电势低的地方，这两个电势之差，也就 是电势差，也叫做电位差。 电势差，定义为在电场中，两点间移动一个正试探电荷时所 做的功与该试探电荷的电荷量之比。 1.与试探电荷的电荷量无关，它仅取决于电场强度和位移。 2.与电荷的具体运动路径无关，仅取决于始末两点的位置。 3.相同电势点之间的电势差为零，等势。 两点之间的电势差为0时，电荷的移动就停止了。 4.势能是相对的，其大小与参考面有关，而势能差是绝对的。 电势差可以用电压表测量，有时，它也可以简称为电压。
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库仑定律（电荷之间有作用力并可以量化）
法国物理学家库仑（1736-1806），用精确的实验 研究静止电荷之间的相互作用力，在1785年发现 了库仑定律。 库仑定律：在真空中，两个电荷间的作用力跟它 们的电量的乘积成正比，跟他们之间的距离的平方成反比， 作用力的方向在它们的连线上。 定律成立条件： 真空、静止、点电荷。 真正的点电荷是不存在的，是一种 理想化的模型。
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电场线与电场强度
在电场中，每个点的电场强度E都有一定的方向，所以可以在 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都跟该点的场强一致，这些曲线就 叫做电场线。 电场是一个矢量，其方向是正电荷所受电场力的方向。电场 存在于三维空间中，各条电场线永远不会相交。 电场线并不是电场里实际存在的线，而是人们为了使电场形 象化而假想的线。它只是简单地提供了一种描述电场的模型， 但电场却是真是存在的。 电场线密，场强大。 电场线疏，场强小。
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静电感应的本质
把带正电荷的C球移近彼此接触的导 体A和B，可以看到AB上的金属箔片张 开，这表明AB都带上了电荷。 如果先把C移走，A和B上的箔片就会闭合。 如果先把A和B分开，再移走C，可以看到，A和B上面的金属 箔片仍张开。这时候，让A和B接触，它们的金属箔片都闭合。 这证明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后， 等量异种电荷发生中和。 导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动使导体两端 分别出现等量异种电荷，是产生静电感应的原因。
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什么是场？
场是一种特殊物质，看不见摸不着，但它确实存在。 自然科学已经十分明确的揭示，同一物质表现为两种最基本 的现象状态，一种是实物、粒子形态；一种是场、波的形态。 人们首先发现了光的波粒二象性，继而又提出物质波的思想， 认为一切物质粒子，如电子、质子、中子等都有实物和波两 种想象形态。在量子场论来看，场是一种基本的、普遍的物 质，是相应的时空连续体；粒子只不过是场的局部凝聚。物 质此起彼伏、时散时聚之表现为场，聚之起之表现为粒子。 现代科学认为，场就是能量的海洋。因而场与实物的矛盾运 动，也就是能量与质量之间的矛盾运动（质能方程）。能量 和质量只不过是物质的不同表现形式而已。时空，场，能量， 质量都处在统一而又交错的矛盾的运动网络中。
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电流的运动过程
容许电荷通过的闭合回路或者 导通电路，称为电路。 电荷在一个封闭的回路中流动， 从“电荷泵”将带电粒子泵至B后 开始，通过C到A，再到电荷泵， 不断循环。 这个过程，电荷的电势能会增加，必须要外部能量的支持。 一条电路含有一个将电荷从A移到B以增加其电势能的“电荷 泵”，以及一个将电荷从B移至A的以减少其电势能的用电器。 电荷通过用电器损失的电势能qU，通常会转化为其他形式的 能，例如：电灯将电能转化为光能，电动机转化为动能。
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第2课 电子电路的基本概念
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电灯、电视、电话、电脑、电池、电机、电冰箱、电磁炉、 电动车、各种电子仪器设备......假如这个世界没有电？ 电，是一种自然现象，是个一般术语，是一种能量。 在电概念出现之前，现象一直存在，直到18世纪时，西方开 始探索电的种种现象，寻找自然规律。 1800年意大利人伏特用铜片和锌片浸于食盐水中，并接上导 线，制成了第一个电池。1820年安培发现电流之间的互作用 定律。1831年英国人法拉第，发现电磁感应定律，制出了世 界上最早的第一台发电机。1866年德国人西门子制成世界上 第一台工业用发电机。1865年苏格兰人麦克斯韦提出电磁场 理论。1887年德国人赫兹展示出这样的电磁波... 被遗忘的电气之王：尼古拉.特斯拉。
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电动势（电源）
注意理解： 对于电源内部来说，电位差，也就是电动势。 对于外部电路来说，电位差，就是电压。 电源，是一种能把其他形式能量转化为电势能的装置。 它能够克服静电力做功，迫使正电荷从低电势处经电源内部移 向高电位处。 在数值上，等于非静电力将单位正电荷从电源负极通过电源 内部移送到电源正极时所做的功。 在电源（电荷泵）的作用下，电荷在闭合的电路中往复循环 流动，从而形成稳定的电流。 电路工作的两个条件：电源作用，闭合电路。
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静电与静电力应用
带电体所带的电荷不易流动，而是处于静止状态，称为静电。 静电荷之间存在作用力，称为静电力。 把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静 电感应，或感应起电。 静电感应，没有创造和消灭电荷，而是使物体中的正负电荷 分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分。 静电知识在实际生产和生活中有很多应用。 例如：利用静电技术收集从烟囱排出的煤烟灰，可以减少空气 污染；通过静电感应使油漆微粒带电，这样油漆就能被均匀 地喷涂在汽车或者其他物体上；复印机利用静电将墨粉印到 纸上…但是，静电也有许多危害，会引起灰尘吸附，会损坏 电子设备…
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电场
法拉第认为：（首先认识一下什么是场） 如果一个带电物体A能对位于空间中任一点处的另一个带电物 体B产生作用，那么带电物体A必然以某种方式使空间的特性 发生改变，而物体B则感受到了空间的这种改变，并因此受到 了反映它所在空间的这种特性的作用力。
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电压
电压，也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中 由于电势不同所产生的能力差的物理量。电压一般只用于电 路当中，电势差和电位差则普遍应用于一切电现象当中。 从电场力做功来看，电压，是将单位正电荷从电路一点移到 另一点，电场力做功的大小。 大小：单位正电荷受电场力作用从A点到B点所做的功。 方向：从高电位指向低电位（顺着电场线方向） 从另外一个角度看，电压，就是导体中形成电流的压力。 （水压高，水流速度就大，单位时间内流出龙头的水就多） 电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能够 在导线中流动，是因为电路中有着高电势和低电势的差别。
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电场力与电场强度
把一个电荷放进电场中，它就受到力的作用，这个力叫做电 场力。当电荷在电场中移动时，电场力就会对电荷做功。 电场所施加的力能够做功，从而将能量从电场转移至带电物 体中。在日常生活中，无论你是将电器的插头插进电源插座， 还是将它与电池连接，你都在使用这种能量。 电场强度：是描述电场性质的基本物理量，矢量，简称场强。 1. 方向与正电荷在该点受到的电场力方向相同。 2. 大小等于每个单位正电荷所受的力。 任何位于电场中的电荷都会受到该处电场对它的作用力。这 个力的大小取决于该处的电场强度E及电荷量q： F = Eq。 这个力的方向取决于电场方向及电荷的性质。
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电荷的分离与守恒
如果两个电中性的物体相互摩擦，那么每个物体都带电。 例如：当硬胶棒和毛皮摩擦时，毛皮原子中的电子便转移到 了硬胶棒上。硬胶棒上多余的电子使它带负电；而失去电子 的毛皮则带正电。但是，这两个物体的总电荷保持不变，也 就是电荷守恒。 电荷既不能被创生，也不能被消灭，所有实际能够发生的只 是通过电子的转移而使正负电荷分离而已。摩擦起电不是创 造了电，而是核外电子发生了转移。 电荷守恒：电荷既不能创造,也不能消灭，它只能从一个物体 转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在 转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。
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电势能
在力学中，当一个小球被举高时，它的重力势能就会发生变 化。为了克服重力使其升高，你必须对小球做功。这样小球 的重力势能就增加，相当于你做的功转移到球成了势能。 在电学中，对于两个相互吸引的异种电荷，要将一个电荷从 另一个附近拉开，你就需要做功。当你做功的时候，你将能 量转移给了电荷，这个能量以电势能的形式储存在电荷中。 电势，又称为电位，是电场中某个位置的单位电荷所具有的 电势能。（联想一下重力势能） 电势是从能量角度描述电场的物理量，只有大小，没有方向。 电场强度则是从力的角度上来描述电场。 只要顺着电场线的方向，总是电势减小的方向，逆着电场线 总是电势增大方向。
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电荷与物体带电
电荷亦称电，有实物的属性，存在于原子中，不能离开电子 和质子而存在。 1897年，汤姆逊发现，所有的物质都包含质量很小且带负电 荷的粒子，该粒子被称为电子。在1909~1911年间，其学生卢 瑟福发现，原子中有一个质量很大的带正电的原子核。 如果原子核所带的正电荷等于周围电子所带的负电荷，该原 子呈中性。借助外部能量，外层电子可以从原子中脱离。失 去电子的原子带正电。从原子脱离的电子可以保持独立状态， 或者附着在另外的原子上，成为带负电的粒子。 起电的本质，都是将正负电荷分开，使电荷发生转移，物体 带电的实质是获得或失去电子的过程，并不是创造电荷。带 电的方式：摩擦起电、感应起电、接触起电。
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电流
水流是水粒子（水分子）运动所产生的，电流也是带电粒子 （电荷）的运动所引起的。 电流：正电荷的定向移动，形成电流。 电子从负极流向正极，但电流方向规定为从正极流向负极。 电流大小：单位时间内流过的电荷量。 电流的产生（水流和抽水泵）： 1.当两个带电导体球相互接触时，电荷会从电势较高的球流向 电势较低的球，持续到两球电势相等为止。 2.可以通过将电荷从A“泵回”B的办法维持B和A之间的电势差。 3.泵取电荷的过程中，电荷的电势能会增加，所以必须要有外 界能量才能做到这一点，例如电池。
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法拉第认为：（首先认识一下什么是场） 如果一个带电物体A能对位于空间中任一点处的另一个带电物 体B产生作用，那么带电物体A必然以某种方式使空间的特性 发生改变，而物体B则感受到了空间的这种改变，并因此受到 了反映它所在空间的这种特性的作用力。 电场：电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。 电场与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是 客观存在的，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。 电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力， 这种力称为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在电场 中移动时，电场力对电荷做功（这说明电场具有能量）。 只要有电荷存在，在电荷周围就存在着电场。
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电荷
带电是物质的一种固有属性。 带正负电的基本粒子叫电荷。物体或构成物体的质点所带的 电量，即电荷的多少，叫电荷量。 物体由于摩擦、加热、射线照射、化学变化等原因，失去部 分电子时物体带正电，获得部分电子时物体带负电．带有多 余正电荷或负电荷的物体叫做带电体。 自然界只有两种电荷： 用绸缎摩擦过的玻璃棒所带的电荷：正电荷 用皮毛摩擦过的硬胶棒所带的电荷：负电荷 两类电荷不可能单独产生，只能成对产生。 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
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电势差
水位有高低，高处的水就会往低处流。同样，电势也有高低， 电势高的电流会流向电势低的地方，这两个电势之差，也就 是电势差，也叫做电位差。 电势差，定义为在电场中，两点间移动一个正试探电荷时所 做的功与该试探电荷的电荷量之比。 1.与试探电荷的电荷量无关，它仅取决于电场强度和位移。 2.与电荷的具体运动路径无关，仅取决于始末两点的位置。 3.相同电势点之间的电势差为零，等势。 两点之间的电势差为0时，电荷的移动就停止了。 4.势能是相对的，其大小与参考面有关，而势能差是绝对的。 电势差可以用电压表测量，有时，它也可以简称为电压。
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库仑定律（电荷之间有作用力并可以量化）
法国物理学家库仑（1736-1806），用精确的实验 研究静止电荷之间的相互作用力，在1785年发现 了库仑定律。 库仑定律：在真空中，两个电荷间的作用力跟它 们的电量的乘积成正比，跟他们之间的距离的平方成反比， 作用力的方向在它们的连线上。 定律成立条件： 真空、静止、点电荷。 真正的点电荷是不存在的，是一种 理想化的模型。
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电场线与电场强度
在电场中，每个点的电场强度E都有一定的方向，所以可以在 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都跟该点的场强一致，这些曲线就 叫做电场线。 电场是一个矢量，其方向是正电荷所受电场力的方向。电场 存在于三维空间中，各条电场线永远不会相交。 电场线并不是电场里实际存在的线，而是人们为了使电场形 象化而假想的线。它只是简单地提供了一种描述电场的模型， 但电场却是真是存在的。 电场线密，场强大。 电场线疏，场强小。