高中物理：電場知識歸納及例題講解

來源：愛學(xué)啦 2012-09-05 15:58:34

　　電場是電荷及變化磁場周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)。電場這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同，它不是由分子原子所組成，但它是客觀存在的，電場具有通常物質(zhì)所具有的力和能量等客觀屬性。電場的力的性質(zhì)表現(xiàn)為：電場對放入其中的電荷有作用力，這種力稱為電場力。電場的能的性質(zhì)表現(xiàn)為：當(dāng)電荷在電場中移動(dòng)時(shí)，電場力對電荷作功（這說明電場具有能量）。

　　[考點(diǎn)方向]

　　1、有關(guān)場強(qiáng)E（電場線）、電勢（等勢面）、W=qU、動(dòng)能與電勢能的比較。

　　2、帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)情況（加速、偏轉(zhuǎn)類平拋）的比較，運(yùn)動(dòng)軌跡和方向（一直向前？往返？）的分析判別。 [聯(lián)系實(shí)際與綜合] ①直線加速器②示波器原理③靜電除塵與選礦④滾筒式靜電分選器⑤復(fù)印機(jī)與噴墨打印機(jī)⑥靜電屏蔽⑦帶電體的力學(xué)分析（綜合平衡、牛頓第二定律、功能、單擺等）⑧帶電體在電場和磁場中運(yùn)動(dòng)⑨氫原子的核外電子運(yùn)行

　　[電場知識點(diǎn)歸納]

　　1．電荷電荷守恒定律點(diǎn)電荷

　�、抛匀唤缰兄淮嬖谡⒇�(fù)兩中電荷，電荷在它的同圍空間形成電場，電荷間的相互作用力就是通過電場發(fā)生的。電荷的多少叫電量�；倦姾� 。帶電體電荷量等于元電荷的整數(shù)倍（Q=ne）

　　⑵使物體帶電也叫起電。使物體帶電的方法有三種：①摩擦起電 ②接觸帶電 ③感應(yīng)起電。

　�、请姾杉炔荒軇�(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從的體的這一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分，這叫做電荷守恒定律。

　　帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，這樣的帶電體就可以看做帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。

　　2．庫侖定律

　　在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上，數(shù)學(xué)表達(dá)式為，其中比例常數(shù) 叫靜電力常量，。（F：點(diǎn)電荷間的作用力(N)， Q1、Q2：兩點(diǎn)電荷的電量(C)，r：兩點(diǎn)電荷間的距離(m)，方向在它們的連線上，作用力與反作用力，同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引）

　　庫侖定律的適用條件是(a)真空，(b)點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是物理中的理想模型。當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶電體的線度時(shí)，可以使用庫侖定律，否則不能使用。

　　3．靜電場電場線

　　為了直觀形象地描述電場中各點(diǎn)的強(qiáng)弱及方向，在電場中畫出一系列曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，曲線的疏密表示電場的弱度。

　　電場線的特點(diǎn)：(a)始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)），終止負(fù)電荷（或無窮遠(yuǎn)）；(b)任意兩條電場線都不相交。

　　電場線只能描述電場的方向及定性地描述電場的強(qiáng)弱，并不是帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力情況和初速度共同決定。

　　4．電場強(qiáng)度點(diǎn)電荷的電場Ⅱ

　�、烹妶龅淖罨镜男再|(zhì)之一，是對放入其中的電荷有電場力的作用。電場的這種性質(zhì)用電場強(qiáng)度來描述。在電場中放入一個(gè)檢驗(yàn)電荷，它所受到的電場力跟它所帶電量的比值叫做這個(gè)位置上的電場強(qiáng)度，定義式是，場強(qiáng)是矢量，規(guī)定正電荷受電場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場強(qiáng)方向，負(fù)電荷受電場力的方向與該點(diǎn)的場強(qiáng)方向相反。（E：電場強(qiáng)度(N/C)，是矢量，q：檢驗(yàn)電荷的電量(C)）

　　電場強(qiáng)度的大小，方向是由電場本身決定的，是客觀存在的，與放不放檢驗(yàn)電荷，以及放入檢驗(yàn)電荷的正、負(fù)電量的多少均無關(guān)，既不能認(rèn)為與成正比，也不能認(rèn)為與成反比。

　　點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式（ r：源電荷到該位置的距離（m），Q：源電荷的電量(C)）

　　5．電勢能電勢等勢面

　　電勢能由電荷在電場中的相對位置決定的能量叫電勢能。

　　電勢能具有相對性，通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢能和零點(diǎn)。

　　由于電勢能具有相對性，所以實(shí)際的應(yīng)用意義并不大。而經(jīng)常應(yīng)用的是電勢能的變化。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減速少，電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增加，電勢能變化的數(shù)值等于電場力對電荷做功的數(shù)值，這常是判斷電荷電勢能如何變化的依據(jù)。電場力對電荷做功的計(jì)算公式：，此公式適用于任何電場。電場力做功與路徑無關(guān)，由起始和終了位置的電勢差決定。

　　電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量

　　在電場中某位置放一個(gè)檢驗(yàn)電荷，若它具有的電勢能為，則比值叫做該位置的電勢。

　　電勢也具有相對性，通常取離電場無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢為零電勢（對同一電場，電勢能及電勢的零點(diǎn)選取是一致的）這樣選取零電勢點(diǎn)之后，可以得出正電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為正值，負(fù)電荷形成的電場中各點(diǎn)的電勢均為負(fù)值。

　　電勢相等的點(diǎn)組成的面叫等勢面。等勢面的特點(diǎn)：

　　(a)等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，在等勢面上移動(dòng)電荷電場力不做功。

　　(b)等勢面一定跟電場線垂直，而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。

　　(c)規(guī)定：畫等勢面（或線）時(shí)，相鄰的兩等勢面（或線）間的電勢差相等。這樣，在等勢面（線）密處場強(qiáng)較大，等勢面（線）疏處場強(qiáng)小。

　　6．電勢差

　　電場中兩點(diǎn)的電勢之差叫電勢差，依教材要求，電勢差都取絕對值，知道了電勢差的絕對值，要比較哪個(gè)點(diǎn)的電勢高，需根據(jù)電場力對電荷做功的正負(fù)判斷，或者是由這兩點(diǎn)在電場線上的位置判斷。

　　7．勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系

　　場強(qiáng)方向處處相同，場強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場，勻強(qiáng)電場中的電場線是等距的平行線，平行正對的兩金屬板帶等量異種電荷后，在兩極之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場。

　　在勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)之間的關(guān)系是，公式中的是沿場強(qiáng)方向上的距離(m)。