《08电场总结学生版.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《08电场总结学生版.doc（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电场1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。（1）库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的 的乘积成正比，跟它们的 的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。即：F= 其中k为静电力常量， k=9.010 9 Nm2/c2成立条件： 中（空气中也近似成立）， 电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r）。（2）电荷守恒定律：系统与外界无电荷交换时，系统的电荷 守恒。2. 深刻理解电场的力的性质。电场最基本的
2、性质是对放入其中的 有力的作用。电场强度E是描述电场的 的性质的物理量。 （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的 跟它的 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强.E= 这是电场强度的定义式，适用于任何电场。其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。电场强度是矢量，规定其方向与 在该点受的电场力方向相同。（2）点电荷周围的场强公式是：E= ，其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。（3）匀强电场的场强公式是：E= ，其中d是沿电场线方向上的距离。3. 深刻理解电场的能的性质。（1）电势：是描述电场能的性质的物理量。 电势定义为= ，是一个没有方向意义的物理量，电势有高
3、低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高 。 电势的值与零电势的选取有关，通常取离无穷远处电势为零；实际应用中常取 电势为零。电势差，A、B间电势差UAB= ；B、A间电势差UBA= ，显然UAB=UBA，电势差的值与零电势的选取 。（2）电势能：电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能，它具有相对性，即电势能的零点选取具有任意性；系统性，即电势能是电荷与电场所共有。 电势能可用E= 计算。 由于电荷有正、负，电势也有正、负（分别表示高于和低于零电势），故用E=q计算电势能时，需带符号运算。（3）电场线的特点： 始于 电荷（或无穷远），终于 电荷（或无穷远）； 不相
4、交，不闭合，不相切 不能穿过处于静电平衡状态的导体。几种常见电场的电场线分布匀强电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场点电荷与带电平板+孤立点电荷周围的电场（4）电场线、场强、电势等势面的相互关系。 电场线与场强的关系；电场线越 的地方表示场强越大，电场线上每一点的 方向表示该点的场强方向。 电场线与电势的关系：沿着电场线方向，电势越来 ； 电场线与等势面的关系：电场线越密的地方等差等势面也越 ，电场线与通过该处的等势面 ； 场强与电势无直接关系：场强大（或小）的地方电势不一定大（或小），零电势可由人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定； 场强与等势面的关系：场强方向与通过该处的等势面
5、 且由 电势指向 电势，等差等势面越密的地方表示场强越大。4. 掌握电场力做功计算方法（1）电场力做功与电荷电势能的变化的关系。电场力对电荷做正功时，电荷电势能 ；电场力对电荷做负功时，电荷电势能 ，电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。（2）电场力做功的特点电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量是确定的，因而移动电荷做功的值也是确定的，所以，电场力移动电荷所做的功，与移动的 无关，仅与始末位置的 有关，这与重力做功十分相似。（3）计算方法 由功的定义式W=FS来计算，但在中学阶段，限于数学基础，要求式中F为恒力才行，所以，这个方法有局限性，仅在匀强电场中使用。 用结论“电场力
6、做功等于电荷电势能增量的负值”来计算，即W=，已知电荷电势能的值时求电场力的功比较方便。 用W=qUAB来计算，此时，一般又有两个方案：一是严格带符号运算，q和UAB均考虚正和负，所得W的正、负直接表明电场力做功的正、负；二是只取绝对值进行计算 ，所得W只是功的数值，至于做正功还是负功？可用力学知识判定。5. 深刻理解电场中导体静电平衡条件。把导体放入电场时，导体的电荷将出现重新分布，当感应电荷产生的附加场强E附和原场强E原在导体内部叠加为零时，自由电子停止定向移动，导体处于静电平衡状态。孤立的带电体和处于电场中的感应导体，处于静电平衡时，其特征：（1）导体内部场强处处为 ，没有电场线（叠加后
7、的）；（2）整个导体是 ，导体表面是 ；（3）导体外部电场线与导体表面 ，表面场强不一定为零；（4）对孤立导体，净电荷分布在 。处理静电平衡问题的方法：（1）直接用静电平衡的特征进行分析；（2）画出电场中电场线，进而分析电荷在电场力作用下移动情况。注意（1）用导线接地或用手触摸导体可把导体和地球看成一个大导体。（2）一般取无穷远和地球的电势为零。6. 深刻理解电容器电容概念电容器的电容C= = ，此式为定义式，适用于任何电容器。平行板电容器的电容的决定式为C= 。对平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论要熟记两种情况：（1）若两极保持与电源相连，则两极板间电压U不变；（2）若充电后断开电源，则
8、带电量Q不变。【典型例题】问题1：会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题。求解这类问题关键是抓住“等大的带电金属球接触后先中和，后平分”，然后利用库仑定律求解。例1 有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电量Q，C不带电，将A、B固定，相距r，然后让C球反复与A、B球多次接触，最后移去C球，试问A、B两球间的相互作用力变为原来的多少倍?答案：A、B间的相互作用力减为原来的4/7。例2 两个相同的带电金属小球相距r时，相互作用力大小为F，将两球接触后分开，放回原处，相互作用力大小仍等于F，则两球原来所带电量和电性（ ）A. 可能是等量的同种电荷 B. 可能是不等量的同种电荷C. 可能
9、是不等量的异种电荷 D. 不可能是异种电荷分析与解：若带同种电荷，设带电量分别为Q1和Q2，则，将两球接触后分开，放回原处后相互作用力变为：，显然只有Q1=Q2时，才有，所以A选项正确，B选项错误；若带异种电荷，设带电量分别为Q1和Q2，则，将两球接触后分开，放回原处后相互作用力变为：，显然只有在时，才有，所以C选项正确，D选项错误。问题2：会解分析求解电场强度。电场强度是静电学中极其重要的概念，也是高考中考点分布的重点区域之一。求电场强度的方法一般有：定义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法等。例3 如图1所示，用长为的金属丝弯成半径为r的圆弧，但在A、B之间留有宽度为d的间隙
10、，且，将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上，求圆心处的电场强度。方向背向圆心向左。例4 如图2所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点，OP=L，试求P点的场强。 分析与解：设想将圆环等分为n个小段，当n相当大时，每一小段都可以看做点电荷。其所带电荷量为，由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P处的场强为：由对称性可知，各小段带电环在P处的场强E的垂直于轴向的分量相互抵消，而E的轴向分量之和即为带电环在P处的场强。例5 如图3所示，是匀强电场中的三点，并构成一等边三角形，每边长为，将一带电量的电荷从a点移到b点，电场力做功；若将同一点电荷从a点移到c
11、点，电场力做功W2=6106J，试求匀强电场的电场强度E。分析与解：因为，所以。将cb分成三等份，每一等份的电势差为3V，如图3所示，连接ad，并从c点依次作ad的平行线，得到各等势线，作等势线的垂线ce，场强方向由c指向e，所以 ， 因为， 问题3：会根据给出的一条电场线，分析推断电势和场强的变化情况。例6 如图4所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间距离等于b、c间距离。用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以判定（ ）A. UaUbUc B. UaUbUbUcC. EaEbEc D. Ea=Eb=Ec 例7 如图5所
12、示，在a点由静止释放一个质量为m，电荷量为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零，设ab所在的电场线竖直向下，a、b间的高度差为h，则（ ）A. 带电粒子带负电B. a、b两点间的电势差Uab=mgh/qC. b点场强大于a点场强D. a点场强大于b点场强分析与解：带电粒子由a到b的过程中，重力做正功，而动能没有增大，说明电场力做负功。根据动能定理有：mghqUab=0解得a、b两点间电势差为Uab=mgh/q因为a点电势高于b点电势，Uab0，所以粒子带负电，选项AB皆正确。带电粒子由a到b运动过程中，在重力和电场力共同作用下，先加速运动后减速运动；因为重力为恒力，所以电场力为变力，且电场
13、力越来越大；由此可见b点场强大于a点场强。选项C正确，D错误。问题4：会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹，分析推断带电粒子的性质。例8 图6中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（ ）A. 带电粒子所带电荷的符号B. 带电粒子在a、b两点的受力方向C. 带电粒子在a、b两点的速度何处较大D. 带电粒子在a、b两点的电势能何处较大分析与解：由于不清楚电场线的方向，所以在只知道粒子在a、b间受力情况是不可能判断其带电情况的。而根据带电粒子做曲线运动的条件可判
14、定，在a、b两点所受到的电场力的方向都应在电场线上并大致向左。若粒子在电场中从a向b点运动，故在不间断的电场力作用下，动能不断减小，电势能不断增大。故选项B、C、D正确。问题5：会根据给定电势的分布情况，求作电场线。例9 如图7所示，A、B、C为匀强电场中的3个点，已知这3点的电势分别为A=10V， B=2V，C=6V。试在图上画出过B点的等势线和场强的方向（可用三角板画）。分析与解：用直线连接A、C两点，并将线段AC分作两等分，中点为D点，因为是匀强电场，故D点电势为2V，与B点电势相等。画出过B、D两点的直线，就是过B点的电势线。因为电场线与等势线垂直，所以过B作BD的垂线就是一条电场线。问题6：会求解带电体在电场中的平衡问题。例10 如图8所示，在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和Q的点电荷。 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下
