高中物理电场知识点详解和练习
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电场一、知识网络
二、画龙点睛
概念
1、两种电荷电荷守恒
⑴电荷:具有吸引轻微小物体的性质的物体就说它带了电,这种带电的物体叫做电荷。
①自然界只存在两种电荷,即正电荷和负电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶所带的电荷为负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷。
②电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
⑵电荷量
电荷的多少,叫做电荷量。
单位:库仑,简称库,符号是C。1C=1A·s。
⑶使物体带电的方法及其实质
⑴摩擦起电
用摩擦的方法可以使物体带电。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。
摩擦起电的实质:不是创造了电荷,而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体。
⑵静电感应
将电荷移近不带电的导体,可以使导体带电,这种现象叫做静电感应。
利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。
静电感应的实质:不是创造了电荷,而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分。
2、元电荷
(1)元电荷
电子(或质子)的电荷量e,叫做元电荷。
e=1.60×10-19C,带电体的电荷量q=Ne.
(2)比荷
电荷量Q(q)与质量m之比,叫电荷的比荷。
3、电场
(1)概念
存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质形态,称为电场。
(2)电场的基本性质
①对放入其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力;
②电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象。
4、电场强度
(1)试探电荷
①试探电荷:为了研究电场的存在与分布规律而引入的电荷,叫做试探电荷。
②试探电荷必须满足的条件
a.电量充分小
b .体积充分小 (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 跟它的电荷量q 的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。
②公式
E = F
q (量度式)
③场强的大小和方向
a .大小:等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小;
b .方向:电场中某点的场强的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。
④场强的单位
在国际单位制中,场强的单位是伏每米,符号V/m ,1N/C =1V/m 。 ⑤电场强度的物理意义
电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量,反映了电场本身的力的性质,由电场本身决定,与试探电荷无关。
5、电场线 (1)电场线
如果在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,这样的曲线就叫做电场线。
(2)电场线的实验模拟
电场线是为形象描述电场而引入的假想的线,不是电场里实际存
在的线。
(3)几种典型的电场线分布
①点电荷的电场线②等量异种点电荷的电场线
③等量同种点电荷的电场线④点电荷与带电平板的电场线分布
⑤带等量异种电荷的平行金属板间的电场线
(4)电场线的物理意义
①电场线中某点的切线方向表示该点的场强方向;
②电场线的疏密程度表示场强的相对大小。
(5)电场线的特点
①电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的疏密程度表示场强的相对大小;
②电场线不是真实存在的,是形象地描述电场的假想的线;
③电场线是不封闭的曲线,它起始于带正电的场电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处,电场线不会在没有电荷的地方中断;
④静电场中任意两条电场线都不相交;
⑤静电场中任意两条电场线也不相切;
⑥仅在电场力作用下,电场线一般不是电荷的运动轨迹。
⑦电场线和等势面一定正交,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面.
⑧沿电场线的方向,正电荷的电势能逐渐减小,负电荷的电势能逐渐增大.
⑨沿电场线的方向电势逐渐降低,电场线的方向是电势降落陡度最大的方向.
⑩若取无限远处为电势的零点,那么在正电荷形成的电场中,各点的电势都是正值,而且距正电荷越近电势越高;在负电荷形成的电场中,各点的电势都是负值,而且距电荷越近电势越低.
⑹电场线的应用
6、匀强电场
(1)匀强电场
在电场的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场。
(2)匀强电场电场线分布的特点 匀强电场的电场线是等间距的平行直线。
例题:如图所示,是某电场区域的电场线分布,A 、B 是电场中的两点,问:
①A 、B 两点,哪点的场强大; ②画出A 点的场强方向; ③画出负电荷在B 点的受力方向。
解析:①电场的强弱可通过电场线的疏密来确定,从图中可看出,B 点处在电场线较A 密的地方,故B 点的场强大于A 点的场强,即E B >E A 。
②过A 点作曲线的切线,切线方向即是该点的场强方向。 ③过B 点作曲线的切线,负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向相反。 7、静电平衡状态
A
B A
B
E A
F B
(1)静电平衡
当导体中的电荷静止不动,从而场强分布不随时间变化时,导体就达到了静电平衡。
(2)静电平衡状态
导体中(包括表面)没有电荷的定向移动的状态,叫做静电平衡状态。
(3)静电平衡的条件
处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零。
(4)静电平衡导体的性质
①处于静电平衡状态的导体,表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直;
②处于静电平衡状态的导体,电荷只能分布在导体的外表面上。
③处于静电平衡状态的导体是一个等势体,其表面为一个等势面。
处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零,电荷仅分布在导体的外表面上。因内部场强处处为零,则在导体内部任两点间移动电荷都不做功,因而任两点间的电势差都为零,导体是个等势体,导体表面是个等势面。