静电场的基本规律

七静电场一、基本概念和规律1．库仑定律(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在两点电荷的连线上。

(2)公式：F＝k Q1Q2r2，式中的k＝9×109 N·m2/C2，叫静电力常量。

(3)适用条件：点电荷且在真空中。

2．电场、电场强度(1)电场：电场是电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中的电荷有力的作用。

静止电荷产生的电场称为静电场。

(2)电场强度①定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量的比值。

②公式：E＝F q。

(3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。

(4)叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。

3．点电荷电场强度的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中，有一点P与Q相距r，则P点的电场强度E＝k Qr2。

(2)适用条件：真空中的点电荷形成的电场。

4．电场线的用法(1)利用电场线可以判断电场强度的大小电场线的疏密程度表示电场强度的大小。

同一电场中，电场线越密集处电场强度越大。

(2)利用电场线可以判定电场强度的方向电场线的切线方向表示电场强度的方向。

(3)利用电场线可以判定场源电荷的电性及电荷量多少电场线起始于带正电的电荷或无限远，终止于无限远或带负电的电荷。

场源电荷所带电荷量越多，发出或终止的电场线条数越多。

(4)利用电场线可以判定电势的高低沿电场线方向电势是逐渐降低的。

(5)利用电场线可以判定自由电荷在电场中受力情况、移动方向等先由电场线大致判定电场强度的大小与方向，再结合自由电荷的电性确定其所受电场力方向，再分析自由电荷移动方向、形成电流的方向等。

5．电场的叠加(1)电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和。

(2)运算法则：平行四边形定则。

库仑定律的适用条件库仑定律是静电场的基本规律。

它也和其他物理规律一样，有其适用条件。

搞清这一点，对于正确理解和运用这一规律是非常必要的。

库仑定律一般表述为：“真空中两个静止点电荷间的作用力（即库仑力）大小与各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比，力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸引。

”这里明确给出库仑定律的适用条件：“真空中”、“两个静止点电荷”。

因为库仑定律就是在上述条件下发现的。

从场的观点来看，一个电荷对另一个电荷的作用，包含两个同时发生的过程：点电荷Q在其周围激发电场这就是库仑定律。

下面我们从场的观点出发，讨论如何认识库仑定律的适用条件。

首先，库仑定律仅适用于点电荷。

库仑定律正是从两个点电荷相互作用力的经验事实归纳总结出来的，若不是点电荷，库仑定律就不适用。

例如我们实验中的两个带同号电荷的通草球，可以轻易地将它们无限靠近。

按库仑定律F∝此时的斥力应是无限大，而实际并不如此。

下面我们讨论“真空中”这一条件。

由于库仑的实验是在真空中做的，一般学习常由真空中的情形开始，所以有“在真空中”的说法。

在相对介电常量为εr的电介质中，场源Q在距其r处激发的电场为检验电荷q在该处所受库仑力为也就是说两个静止点电荷在电介质中的相互作用力仍然与它各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比。

考虑到介质的影响，将真空中的库仑力乘以即可。

库仑定律在介质中仍然适用。

所以并不存在另一个“介质中的库仑定律”。

最后我们研究两个点电荷“静止”（相对于观察者）这一条件。

当场源电荷Q静止，检验电荷q以速度v运动经过某一场点时，由于场源Q在该点有确定的场强当场源电荷Q以速度v运动时（设其匀速运动并且t=0时经过坐标原点），考虑到相对论效应，情况与前面就大不一样。

它不仅激发电场，而且产生磁场（变化的磁场也要激发电场），因本文主要研究库仑定律，故不讨论磁场对检验电荷的作用，只研究电场的情形。

场源Q产生的总电场为：式中θ是场点坐标矢径r与v的夹角，c为光速。

电磁学部分总结 静电场部分第一部分：静电场的基本性质和规律电场是物质的一种存在形态，它同实物一样也具有能量、动量、质量等属性。

静电场的物质特性的外在表现是：(1)电场对位于其中的任何带电体都有电场力的作用(2)带电体在电场中运动,电场力要作功——电场具有能量1、描述静电场性质的基本物理量是场强和电势，掌握定义及二者间的关系。

电场强度 电势2、反映静电场基本性质的两条定理是高斯定理和环路定理要掌握各个定理的内容，所揭示的静电场的性质，明确定理中各个物理量的含义及影响各个量的因素。

重点是高斯定理的理解和应用。

3、应用(1)、电场强度的计算a)、由点电荷场强公式 及场强叠加原理 计算场强q FE =⎰∞⋅==aa ar d E q W U 0∑⎰⎰=⋅=ΦiSe qS d E 01ε ⎰=⋅0r d E L 02041r rq E πε=iiE E ∑=一、离散分布的点电荷系的场强二、连续分布带电体的场强其中，重点掌握电荷呈线分布的带电体问题b)、由静电场中的高斯 定理计算场源分布具有高度对称性的带电体的场强分布一般诸如球对称分布、轴对称分布和面对称分布，步骤及例题详见课堂笔记。

还有可能结合电势的计算一起进行。

c)、由场强和电势梯度之间的关系来计算场强（适用于电势容易计算或电势分布已知的情形），掌握作业及课堂练习的类型即可。

（2）、电通量的计算2041i ii i i i r r q E E πε∑=∑=⎰⎰π==0204d r rq E d E εUgradU E -∇=-=)(k zU j y U i x U ∂∂+∂∂+∂∂-=a)、均匀电场中S 与电场强度方向垂直b)、均匀电场，S 法线方向与电场强度方向成q 角c)、由高斯定理求某些电通量（3）、电势的计算a)、场强积分法（定义法）——根据已知的场强分布，按定义计算b)、电势叠加法——已知电荷分布，由点电荷电势公式，利用电势叠加原理计算第二部分：静电场中的导体和电介质 一、导体的静电平衡状态和条件导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态称为静电平衡状态。

静电场基本理论及规律静电场是指无时变电荷分布所产生的电场。

它在我们的日常生活和科学研究中都起着重要的作用。

本文将从静电场的概念入手，介绍其基本理论和相关规律。

一、静电场的概念静电场是由静止电荷在周围空间产生的电场。

电荷可以分为正电荷和负电荷，它们相互之间具有吸引力或排斥力。

当电荷分布不均匀时，形成电场，静电场的特点是电场内电荷不随时间变化。

二、库仑定律库仑定律描述的是电荷之间的相互作用力。

它表明，两个电荷之间的作用力与电荷的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

数学表达式为F = k * q1 * q2 / r^2，其中F为作用力，q1和q2为电荷大小，r为两个电荷之间的距离，k为比例常数。

三、高斯定律高斯定律是描述电场的一种重要方法。

根据高斯定律，通过一个闭合曲面的电场通量正比于该曲面内的电荷总量。

数学上可以表示为Φ = ∮E·dA = Q/ε0，其中Φ为电场通量，E为电场强度，dA为曲面元素的面积，Q为曲面内的总电荷量，ε0为真空中的介电常数。

四、电场强度电场强度可以描述电荷在空间中的分布情况。

它定义为单位正电荷所受到的力，即E = F/q，其中E为电场强度，F为作用力，q为测试电荷。

五、电势能和电势电势能是描述电荷所具有的能量。

在静电场中，一个电荷沿着电场方向移动时，其电势能会发生改变。

电势则是单位正电荷所具有的电势能，用V表示。

六、电场线和等势面为了更直观地表示静电场的分布情况，我们可以使用电场线和等势面。

电场线是与电场方向相切的曲线，可以描绘电场的方向和强度。

等势面是指在静电场中，电势相等的面。

七、静电场的应用静电场在生活和科学研究中有广泛的应用。

例如，静电除尘器利用静电的吸附作用清除空气中的灰尘粒子。

静电喷涂技术利用静电引力将液体喷雾带电并吸附于物体表面。

电容器、电感器等电子元件的工作原理也与静电场密切相关。

八、结语静电场是电磁学的基本概念之一，掌握其基本理论和规律对于理解电磁现象和应用静电场具有重要意义。

高中物理静电场知识点总结高中物理静电场知识点总结在我们的学习时代，大家最熟悉的就是知识点吧？知识点在教育实践中，是指对某一个知识的泛称。

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1电场基本规律1、库仑定律（1）定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们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：k=9.0×109N·m2/C2——静电力常量（3）适用条件：真空中静止的点电荷。

2、电荷守恒定律电荷既不会创生，也不会消灭，它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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。

（1）三种带电方式：摩擦起电，感应起电，接触起电。

（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，e=1.6×10-19C——密立根测得e的值。

2电场能的性质1、电场能的基本性质：电荷在电场中移动，电场力要对电荷做功。

2、电势φ（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。

（2）定义式：φ——单位：伏（V）——带正负号计算（3）特点：1、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。

2、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。

3、电势的大小由电场本身决定，与Ep和q无关。

4、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。

（4）电势高低的'判断方法1、根据电场线判断：沿着电场线电势降低。

φA>φB2、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。

3电势能Ep（1）定义：电荷在电场中，由于电场和电荷间的相互作用，由位置决定的能量。

第⼀章静电场的基本规律第⼀章静电场的基本规律本章⾸先介绍了电荷的基本概念，从实验事实出发，给出了库仑定律和叠加原理；从库仑定律和叠加原理出发，引⼊电场强度定义，证明了静电场的两个基本定理——⾼斯定理和环路定理；举例说明了场强和电势的计算⽅法。

本章的基本要求是：1、掌握点电荷、电场强度、电通量、电势等基本概念。

2、正确理解：两个定律：（电荷守恒定律，库仑定律）；两个定理：（⾼斯定理，环路定理）；两个叠加原理：（电场强度叠加原理，电势叠加原理）。

3、掌握场强的三中计算⽅法：叠加法，⾼斯定理法，电势梯度法。

电势的两种计算⽅法：场强积分法，电势叠加法§1 静电的基本现象和基本规律⼀、两种电荷早在公元前六百年，⼈们就发现⽤⽑⽪磨擦过的琥珀能够吸引⽻⽑，纸⽚等轻⼩物体。

后来发现，⽤⽑⽪或丝绸磨擦后的玻璃棒、⽕漆棒、硬橡胶棒等都能吸引轻⼩物体，这表明经磨擦后的棒下⼊了⼀种特别的状态，将处于这种状态的物体叫带电体，并说它们带有电荷，英⽂中el ect ric ity(电)就是从希腊字ele ctr on(琥珀)⽽来。

1、电荷的种类：电荷有两种，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

美国物理学家富兰克林（Be nja min F ran kli n 1706-1790）⾸先以正电荷、负电荷的名称来区分两种电荷，这种命名法⼀直延续到现在。

⾃然界中的电荷只有两种，⼀种与丝绸磨擦过的玻璃棒的电荷相同，叫正电荷；另⼀种与⽑⽪磨擦过的⽕漆棒的电荷相同，叫负电荷。

现在我们知道在原⼦内部质⼦带正电荷，电⼦带负电荷，中⼦不带电，由于正负电荷电量相等，所以整个原⼦对外不显电性。

2、电荷的检验、验电器利⽤同性相斥的现象可制成验电器，它可检验物体是否带电。

3、电荷间的作⽤：同性电荷相排斥，异性电荷相吸引。

4、物体按导电性的分类，电荷的传递由⽇常⽣活，我们知道，并⾮所有物体都允许电荷通过。

允许电荷通过的物体叫导体。

不允许电荷通过的物体叫电绝缘体（或电介质）。