2016-2017学年高二上学期物理期末复习大串讲（选修3-1） ：专题01 静电场知识点归纳

一、电荷及电荷守恒定律
1. 元电荷、点电荷
(1) 元电荷：e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。【来源：21·世纪·教育·网】
(2) 点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。
2. 静电场
(1) 定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2) 基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。
3. 电荷守恒定律
(1) 内容：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。21世纪教育网版权所有
(2) 起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3) 带电实质：物体带电的实质是得失电子。
二、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，与它们的距离的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上。21*cnjy*com
2. 表达式：F＝k，式中k＝9.0×109 N·m2/C2，叫静电力常量。
3. 适用条件：真空中的点电荷。
三、电场强度、点电荷的场强
1. 定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。
2. 定义式：E＝。单位：N/C或V/m
3. 点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E＝k。
4. 方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
5. 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，遵从平行四边形定则。21教育网
四、电场线
1. 定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。
2. 特点
① 电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷．
② 电场线不相交，也不相切，更不能认为电场就是电荷在电场中的运动轨迹．
③ 同一幅图中，场强大的地方电场线较密，场强小的地方电场线较疏．
五、匀强电场
电场中各点场强大小处处相等，方向相同，匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线．
六、电势能、电势
1. 电势能
(1) 电场力做功的特点：
电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。
(2) 电势能
① 定义：与重力势能一样，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫电势能，规定零势点后，电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。不同的电荷在同一点所具有的电势能不一样：。【来源：21cnj*y.co*m】
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＝－ΔEp＝＝或。
2. 电势
(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量q的比值。
(2) 定义式：φ＝。
(3) 矢标性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。
(4) 相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。
【关键一点】
某点的电势与零电势点的选取有关。通常取无限远或大地的电势为零。
3. 等势面
(1) 定义：电场中电势相等的各点组成的面。
(2) 四个特点
① 等势面一定与电场线垂直。
② 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
③ 电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
④ 等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。
七、电势差
1. 定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。
2. 定义式：UAB＝。
3. 电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。
八、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1. 电势差与电场强度的关系
匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。即U＝Ed，也可以写作E＝。21cnjy.com
2. 公式U＝Ed的适用范围：匀强电场。
九、常见电容器　电容器的电压、电荷量和电容的关系
1. 常见电容器
(1) 组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
(2) 带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。
(3) 电容器的充、放电
充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。
放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。
2. 电容
(1) 定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。
(2) 定义式：C＝。
(3) 物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。
(4) 单位：法拉(F) 1 F＝106 μF＝1012 pF
3. 平行板电容器
(1) 影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与电介质的相对介电常数成正比，与极板间距离成反比。www.21-cn-jy.com
(2)决定式：C＝，k为静电力常量。
【关键一点】
是电容的定义式，它在任何情况下都成立，式中C与Q、U无关，而由电容器自身结构决定。而 是电容的决定式，它只适用于平行板电容器，它反映了电容与其自身结构S、ｄ、的关系。2·1·c·n·j·y
十、静电平衡状态下的导体
1. 处于静电平衡下的导体，内部合场强处处为零。
2. 处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面垂直。
3. 处于静电平衡下的导体是个等势体，它的表面是个等势面。
4. 静电平衡时导体内部没有电荷，电荷只分布于导体的外表面。
5. 导体表面，越尖的位置，电荷密度越大，凹陷部分几乎没有电荷。
十一、尖端放电
导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子电离，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷中和，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电。如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电。21·cn·jy·com
十二、静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用。21·世纪*教育网
十三、带电粒子在电场中的运动
1．研究对象分类
⑴ 基本粒子及各种离子：如电子、质子、α粒子等，因为质量很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计。www-2-1-cnjy-com
⑵ 带电颗粒或微粒，如尘埃、液滴、小球等质量较大，其重力一般情况下不能忽略。
2．带电粒子在电场中的加速直线运动
⑴ 若粒子作匀变速运动，则可采用动力学方法求解，即先求加速度，然后由运动学公式求速度。
⑵ 用能量的观点分析：合外力对粒子所作的功等于带电粒子动能的增量。即：。
??此式对于非匀强电场、非直线运动均成立。
对于多级加速器，是利用两个金属筒缝间的电场加速，则W电＝
3. 带电粒子在电场中的偏转（垂直于场射入）
⑴ 运动状态分析：粒子受恒定的电场力，在场中作匀变速曲线运动。
⑵ 处理方法：采用类平抛运动的方法来分析处理——（运动的分解）。
设粒子带电量为q，质量为m，如图所示，
两平行金属板间的电压为Ｕ，板长为L，板间距离为d。
则场强，加速度，通过偏转极板的时间：
侧移量：
偏转角：
（U偏、Ｕ加分别表示加速电场电压和偏转电场电压）
带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。所以侧移距离也可表示为： 2-1-c-n-j-y
十四、示波管原理
⑴ 构造：电子枪、偏转电极，荧光屏
⑵ 工作原理
如果在偏转电极和之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线打在荧光屏中央，在屏上产生一个亮点。
YY＇上所加的是待显示的信号电压U，在屏上产生的竖直偏移y＇与U成正比。
XX＇上所加的机内锯齿形电压，叫扫描电压。
当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上将出现一个稳定的波形。