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1、六、电场和磁场的基本性质知识点1库仑定律、电场强度、电场线基础回扣1.点电荷、元电荷(1)元电荷:e=1.610-19C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。(2)点电荷:本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体;点电荷是理想化模型。2.库仑定律(1)表达式:F=kq1q2r2,式中k=9.0109 Nm2/C2,叫静电力常量。适用条件为真空中的点电荷。(2)“三个自由点电荷平衡”的模型:由三个自由点电荷组成的系统且它们仅在系统内静电力作用下而处于平衡状态,如图所示。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
2、电荷靠近电荷量较小的电荷。3.电场强度公式适用范围场源规定含义E=Fq任何电场电荷或变化的磁场正电荷的受力方向为电场方向比值定义,与q及F无关E=kQr2真空中,点电荷由场源电荷Q及距离r决定E=UABd匀强电场与两点间电势差U及间距d无关,d为沿电场线方向A、B两点间的距离说明:(1)电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。(2)U=Ed只适于匀强电场的定量计算。在非匀强电场中也可用U=Ed定性判断电势差的大小。4.几种典型电场的电场线(如图所示)说明:(1)孤立点电荷的电场:正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内)。离点电荷越近,电场线越
3、密(电场强度越大)。(2)等量同种点电荷的电场:两点电荷连线中点O处的电场强度为零,从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,电场强度先变大后变小;两点电荷连线中垂线上各点的电场强度方向和中垂线平行,关于两点电荷连线中点O对称的两点的电场强度等大、反向。(3)等量异种点电荷的电场:两点电荷连线上各点的电场强度方向从正电荷指向负电荷,沿两点电荷连线方向电场强度先变小再变大;两点电荷连线的中垂线上,电场强度方向相同,且与中垂线垂直,关于两点电荷连线中点O对称的两点的电场强度等大、同向。5.应用电场线进行以下判断:(1)电场力的方向正电荷的受力方向和电场线方向相同,负电荷的受力方向和电场线方向相反;(2
4、)电场强度的大小(定性)电场线的疏密可定性反映电场强度的大小;(3)电势的高低与电势降低的快慢沿电场线的方向电势逐步降低,电场强度的方向是电势降低最快的方向;(4)等势面的疏密电场越强的地方,等差等势面越密集;电场越弱的地方,等差等势面越稀疏。易错辨析1.电场线实际并不存在,是假想的曲线,但带电粒子在电场中的运动轨迹都是存在的。2.根据场强定义式E=Fq,错误地认为E与F成正比、与q成反比。3.在研究带电粒子的运动轨迹时,误认为运动轨迹与电场线一定重合。知识点2电势、电势能、电势差、等势面基础回扣1.电势能(1)电场力做功特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。计算方法A.由公式W=F
5、l cos 计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=qEl cos 。B.由W=qU来计算,此公式适用于任何形式的静电场。C.由动能定理来计算:W电场力+W其他力=Ek。D.由电势能的变化计算:W=Ep1-Ep2。(2)电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB=-Ep。(3)电势:公式为=Epq(与试探电荷无关);单位:伏特(V);电场线指向电势降低最快的方向。2.等势面的认识(1)等势面一定和电场线垂直。(2)等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷时电场力不做功。(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。(4)电场线越密的地方,等差
6、等势面越密。3.电势差(1)定义式:UAB=WABq。(2)电势差与电势的关系:UAB=A-B,UAB=-UBA。(3)影响因素:电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关,与零电势点的选取无关。易错辨析1.在电场中误认为场强大的地方电势高。2.电势差是由电场决定的,与零势面的选取无关。知识点3电容器基础回扣(1)定义式:C=QU。单位:法拉(F),1 F=106 F=1012 pF。(2)平行板电容器电容的决定式:C=rS4kd,k为静电力常量。(3)平行板电容器的两种情况两种情况电路结构常用公式特点电容器始终与电源相连定义式C=QU决定式C=rS4kd匀强电场
7、E=Ud电压U不变dE、CQSE不变、CQ电容器充电后断电电荷量Q不变dCUE不变SCUE易错辨析根据电容的公式C=QU,错误地认为C与Q成正比、与U成反比。知识点4磁场及其对电流的作用基础回扣1.磁场、磁感应强度、磁通量(1)基本特性:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用。(2)方向:小磁针的N极所受磁场力的方向。2.磁感应强度:B=FIL(通电导线垂直于磁场)。3.匀强磁场特点:匀强磁场中的磁感线疏密程度相同、方向相同。4.磁通量:=BS。单位为Wb,1 Wb=1 Tm2。适用于匀强磁场,线圈平面与磁感线垂直,与线圈匝数无关。5.安培力、安培力的方向(1)安培力的方向用左手定
8、则判定。(2)安培力的方向特点:FB,FI,即F垂直于B和I决定的平面。(3)安培力的大小:磁场和通电导线垂直时:F=BIL;磁场和通电导线平行时:F=0。安培力公式写为F=ILB,适用条件为磁场与电流方向垂直。式中L是有效长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连线段的长度(如图所示),相应的电流方向沿L由始端流向末端,因为任意形状的闭合线圈其有效长度L=0,所以通电后在匀强磁场中,受到的安培力的矢量和一定为零。易错辨析1.根据公式B=FIL,错误地认为B与F成正比、与IL成反比。2.在判断安培力方向时,将左手定则和右手定则混淆。知识点5磁场对运动电荷的作用基础回扣1.洛伦兹力(1)判定方法:左手定则。方向特点:FB,Fv,即F垂直于B和v决定的平面(注意:洛伦兹力不做功)。(2)洛伦兹力的大小:F=qvB sin 。vB时,洛伦兹力F=0(=0或180);vB时,洛伦兹力F=qvB(=90);v=0时,洛伦兹力F=0。2.洛伦兹力不做功。易错辨析在判断负电荷在磁场中运动受力时,将“四指”指向用错。
