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1、 高二物理（3-1）上学期知识点“第一章 静电场”“1 电荷及其守恒定律”电荷、元电荷1、自然界中存在两种电荷：正电荷与负电荷。被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电；被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2、元电荷：最小的带电单元，任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍，。电子的电荷量 e 和电子的质量 m 的比叫做电子的比荷，。 3、点电荷：是一种理想化的模型。如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少。摩擦起电、接触起电、感应起电1
2、、摩擦起电：两个不同的物体相互摩擦，带上等量异种电荷； 2、接触起电：不带电物体接触另一个带电物体，使电荷从带电物体转移一部分到不带电物体上。 3、感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体相异的电荷，而另一端带上与带电体相同的电荷。导体内的自由电子在外电场的作用下重新分布的现象，叫做静电感应。电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，总量保持不变。“2 库仑定律”1、内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它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。 2、表达式：
3、（k 为静电力常量等于 ） 。 3、适用条件：真空中的点电荷。“3 电场强度”电场、电场力电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体。电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。电场强度的定义式1、电场强度：描述电场的强弱之别的物理量，方向与正电荷受的电场力方向相同，与负电荷受的电场力的方向相反。 2、定义式：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度。即 E=F/q（适用于一切电场） ，E 与 F、q 无关，只由电场本身决定。 3、方向：正电荷受的电场力方向，与负电荷受的电场力的方向
4、相反。 4、单位：N/C，V/m，1N/C=1V/m。点电荷的电场强度： （只适用于点电荷） 。电场强度的叠加：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。电场线1、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点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线。 2、电场线的性质： 电场线是起始于正电荷（或无穷远处） ，终止于负电荷（或无穷远处） ； 电场线的疏密反映电场的强弱，电场线越密（疏）场强越大（小） ； 电场线不相交，不相切，不闭合； 电场线不是真实存在的； 电场
5、线不一定是电荷运动轨迹。 3、几种特殊电场的电场线： 点电荷的电场线 等量同（异）种点电荷的电场线 匀强电场的电场线 ：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。“4 电势能和电势”电场力的功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=UABq带正负号计算（适用于任何电场） ； W AB=Eqdd 沿电场方向的距离（适用于匀强电场） 。 3、电场力做功与电势能的关系：W AB=-Ep=Ep A-EpB。 电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势
6、能增加。电势能：1、电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处（电势为零处）电场力所做的功，=q。2、特点： 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。 电势能的变化量Ep 与零势能面的选择无关。 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。电势:1、电势 ：电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差。 2、特点： 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。通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势。 电势一个标量，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。 电势的大小由电场本身决定，与 Ep 和 q 无
7、关。 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。 3、电势高低的判断方法 根据电场线判断：沿着电场线的方向，电势越来越低。 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。 结论：只在电场力作用下，静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。等势面:1、等势面：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。 2、特点： 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。 等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。任意两个等势面都不相交。 画等势面（线）时，一般相邻两等势面（或线）
8、间的电势差相等。这样，在等势面（线）密处场强大，等势面（线）疏处场强小。实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线实验目的： 利用电场中电势差及等势面的知识，练习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。 实验原理： 用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场，当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时，与探针相连的灵敏电流计中通过的电流为零，指针不偏转，从而可以利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。 实验器材： 学生电源或电池组（电压约为6V） ，灵敏电流计，开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极两个，探针两支，导线若干，木板一块，图钉，刻度尺。 实验步骤： 1、在平整的木板上，
9、由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸有导电物质的一面要向上，用图钉把白纸、复写纸、和导电纸一起固定在木板上。 2、在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极，两个电极之间的距离约为10cm，将两个电极分别与电压约为6V 的直流电源的正负极相接，作为“正电荷”和“负电荷” ，再把两根探针分别接到灵敏电流计的“+” 、 “-”接线柱上（如图所示） 。 3、在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上取间距大致相等的五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。 4、接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm 处再选一点，在此点将另一探计跟导电纸接触，这
10、时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转，左右移动探针位置，可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上。 5、按步骤（4）的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距离约为1cm。 6、用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。 7、断开电源，取出白纸，根据五个基准点的等势点，画出五条平滑的曲线，这就是五条等势线。 注意事项： 1、电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。 2、寻找等势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计过载现象。 3、导电纸上所涂导电物质相当薄，
11、故在寻找等势点时，不能用探针在导电纸上反复划动，而应采用点接触法。 4、探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种电荷电场的电场线相似。“5 电势差”1、电势差 U：电荷在电场中由一点 A 移动到另一点 B 时，电场力所做的功 WAB 与电荷量 q的比值 WAB/q 叫做 AB 两点间的电势差。 2、公式：UAB=WAB/q，且 UAB=A-B。电势差有正负 UAB=-UBA，一般常取绝对值，写成U。单位 V，1V=1J/c。 3、电势差跟带电量 q 无关，只跟电场中的两点之间的位置有关。这表示电势差是反映电场自身的物理量。“
12、6 电势差与电场强度的关系”:U=Ed（只适用于匀强电场，d 为等势面间的距离） ，E 的方向是电势降低最快的方向。“7 静电现象的应用”:静电平衡状态、等势体：当导体内的自由电子不再做定向移动时，此时导体处于静电平衡状态。处于静电平衡的导体内部场强处处为零，但导体表面的场强不为零，场强方向垂直于外表面（等势面） 。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。静电屏蔽处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。生活中的静电现象1、放电现象：火花放电和接地放电。 2、雷电和避雷：尖端放电。 3、静电的应用和防止
13、：静电除尘等。“8 电容器的电容”电容器的概念和原理：1、电容器：任何两个绝缘又互相靠近的导体组成电容器，它带电时，两导体总是带等量异种电荷，电容器所带的电量只其中一个导体所带电量的值。 2、电容器充放电过程：（电源给电容器充电）充电过程：使电容器的两个极板带上等量的异种电荷的过程叫做充电。电源的电能转化为电容器的电场能；放电过程：把充电后的极板接通电荷互相中和（电荷没有消失，只是失去了电量而已） ，电容器就不再带电，这个过程是放电，这可形成短暂的放电电流。电容器的电场能转化为其他形式的能。电容的定义式：1、电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量。由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是
14、否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。 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：C=Q/U（适用于各种电容器） 。 4、单位：法拉 F，微法 F，皮法 pF，1pF=10 -6F=10 -12F。平行板电容器：1、平行板电容器的电容： （k 为静电力常量， 为介电常数，空气的介电常数最小，S 为正对面积，仅适用于平行板电容器） ； 2、平行板电容器内部是匀强电场 E=U/d； 3、由定义式可得平行板电容器具有下列关系： ； 4、若电容器始终连接在电池上，两极板的电压不变，若电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的带电荷量不变。
15、常用电容器：固定电容器、可变电容器、半可变电容器、电解电容器。电解电容器有正负极之分，接入电路时正极接高电势，该类电容器不能直接接入交流电路。“9 带电粒子在电场中的运动”带电粒子在电场中的加速1、在匀强电场中的加速问题，一般属于物体受恒力（重力一般不计）作用运动问题。处理的方法有两种： 根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解： ， ， ； 根据动能定理与电场力做功，运动学公式结合求解： 。 2、在非匀强电场中的加速问题，一般属于物体受变力作用运动问题。处理的方法只能根据动能定理与电场力做功，运动学公式结合求解： 。 带电粒子在电场中的偏转：带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后，受到恒定的
16、电场力作用，且与初速度方向垂直，因而做匀变速曲线运动 类似平抛运动，如图： 垂直于场强方向做匀速直线运动：V x=V0，L=V 0t； 平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动： ， ，；通过电场区的时间： ； 示波管示波管主要由电子枪、竖直偏转电极和水平偏转电极、荧光屏组成。两电极都不加偏转电压时，由电子枪产生的高速电子做直线运动，打在荧光屏中心，形成一个亮点。这时如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压，则电子因受偏转电场的作用，打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动。如果再在竖直偏转电极上，加上一随时间变化的信号电压，则亮点在竖直方向上也要发生偏移，偏移的大小与所加信号电压的大小成正比。这样，亮点一方面随着时间的推移在水平方向匀速移动，一方面又正比于信号电压在竖直方向上产生偏移。于是在荧光屏上便形成一波形曲线，此曲线反映出信号电压随时间变化的规律。粒子通过电场区的侧移距离： ； 偏转
