高中物理：電場知識歸納及例題講解

來源：愛學啦 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。電場這種物質與通常的實物不同，它不是由分子原子所組成，但它是客觀存在的，電場具有通常物質所具有的力和能量等客觀屬性。電場的力的性質表現為：電場對放入其中的電荷有作用力，這種力稱為電場力。電場的能的性質表現為：當電荷在電場中移動時，電場力對電荷作功（這說明電場具有能量）。

　　[考點方向]

　　1、有關場強E（電場線）、電勢（等勢面）、W=qU、動能與電勢能的比較。

　　2、帶電粒子在電場中運動情況（加速、偏轉類平拋）的比較，運動軌跡和方向（一直向前？往返？）的分析判別。 [聯系實際與綜合] 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復印機與噴墨打印機⑥靜電屏蔽⑦帶電體的力學分析（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動⑨氫原子的核外電子運行

　　[電場知識點歸納]

　　1．電荷電荷守恒定律點電荷

　　⑴自然界中只存在正、負兩中電荷，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生的。電荷的多少叫電量。基本電荷。帶電體電荷量等于元電荷的整數倍（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感應起電。

　　⑶電荷既不能創造，也不能被消滅，它只能從一個物體轉移到另一個物體，或從的體的這一部分轉移到另一個部分，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時，這樣的帶電體就可以看做帶電的點，叫做點電荷。

　　2．庫侖定律

　　在真空中兩個點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，數學表達式為，其中比例常數叫靜電力常量，。（F：點電荷間的作用力(N)， Q1、Q2：兩點電荷的電量(C)，r：兩點電荷間的距離(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)點電荷。點電荷是物理中的理想模型。當帶電體間的距離遠遠大于帶電體的線度時，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的強弱及方向，在電場中畫出一系列曲線，曲線上各點的切線方向表示該點的場強方向，曲線的疏密表示電場的弱度。

　　電場線的特點：(a)始于正電荷（或無窮遠），終止負電荷（或無窮遠）；(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弱，并不是帶電粒子在電場中的運動軌跡。帶電粒子的運動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．電場強度點電荷的電場Ⅱ

　　⑴電場的最基本的性質之一，是對放入其中的電荷有電場力的作用。電場的這種性質用電場強度來描述。在電場中放入一個檢驗電荷，它所受到的電場力跟它所帶電量的比值叫做這個位置上的電場強度，定義式是，場強是矢量，規定正電荷受電場力的方向為該點的場強方向，負電荷受電場力的方向與該點的場強方向相反。（E：電場強度(N/C)，是矢量，q：檢驗電荷的電量(C)）

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

　　點電荷場強的計算式（ 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，通常取無窮遠處或大地為電勢能和零點。

　　由于電勢能具有相對性，所以實際的應用意義并不大。而經常應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，電勢能變化的數值等于電場力對電荷做功的數值，這常是判斷電荷電勢能如何變化的依據。電場力對電荷做功的計算公式：，此公式適用于任何電場。電場力做功與路徑無關，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的物理量

　　在電場中某位置放一個檢驗電荷，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選取是一致的）這樣選取零電勢點之后，可以得出正電荷形成的電場中各點的電勢均為正值，負電荷形成的電場中各點的電勢均為負值。

　　電勢相等的點組成的面叫等勢面。等勢面的特點：

　　(a)等勢面上各點的電勢相等，在等勢面上移動電荷電場力不做功。

　　(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)規定：畫等勢面（或線）時，相鄰的兩等勢面（或線）間的電勢差相等。這樣，在等勢面（線）密處場強較大，等勢面（線）疏處場強小。

　　6．電勢差

　　電場中兩點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，要比較哪個點的電勢高，需根據電場力對電荷做功的正負判斷，或者是由這兩點在電場線上的位置判斷。

　　7．勻強電場中電勢差和電場強度的關系

　　場強方向處處相同，場強大小處處相等的區域稱為勻強電場，勻強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電場。

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