一、電場基本規(guī)律

1、庫侖定律

(1)定律內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

(2)表達(dá)式：k=9.0×109N?m2/C2——靜電力常量

(3)適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷。

2、電荷守恒定律：

電荷守恒電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。

(1)三種帶電方式：摩擦起電，感應(yīng)起電，接觸起電。

(2)元電荷：最小的帶電單元，任何帶電體的帶電量都是元電荷的整數(shù)倍，e=1.6×10-19C——密立根測得e的值。

二、電場能的性質(zhì)

1、電場能的基本性質(zhì)：

電荷在電場中移動(dòng)，電場力要對電荷做功。

2、電勢φ

(1)定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能Ep與電荷量的比值。

(2)定義式：φ——單位：伏(V)——帶正負(fù)號計(jì)算

(3)特點(diǎn)：

○電勢具有相對性，相對參考點(diǎn)而言。但電勢之差與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。

○電勢一個(gè)標(biāo)量，但是它有正負(fù)，正負(fù)只表示該點(diǎn)電勢比參考點(diǎn)電勢高，還是低。

○電勢的大小由電場本身決定，與Ep和q無關(guān)。

○電勢在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到零勢點(diǎn)時(shí)電場力所做的功。

(4)電勢高低的判斷方法

○根據(jù)電場線判斷：沿著電場線電勢降低。φA>φB

○根據(jù)電勢能判斷：

正電荷：電勢能大，電勢高;電勢能小，電勢低。

負(fù)電荷：電勢能大，電勢低;電勢能小，電勢高。

結(jié)論：只在電場力作用下，靜止的電荷從電勢能高的地方向電勢能低的地方運(yùn)動(dòng)。

3、電勢能Ep

(1)定義：電荷在電場中，由于電場和電荷間的相互作用，由位置決定的能量。電荷在某點(diǎn)的電勢能等于電場力把電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)所做的功。

(2)定義式：——帶正負(fù)號計(jì)算

(3)特點(diǎn)：

○電勢能具有相對性，相對零勢能面而言，通常選大地或無窮遠(yuǎn)處為零勢能面。

○電勢能的變化量△Ep與零勢能面的選擇無關(guān)。

4、電勢差UAB

(1)定義：電場中兩點(diǎn)間的電勢之差。也叫電壓。

(2)定義式：UAB=φA-φB

(3)特點(diǎn)：

○電勢差是標(biāo)量，但是卻有正負(fù)，正負(fù)只表示起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢誰高誰低。若UAB>0，則UBA<0。

○單位：伏

○電場中兩點(diǎn)的電勢差是確定的，與零勢面的選擇無關(guān)

○U=Ed勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差計(jì)算公式?！妱莶钆c電場強(qiáng)度之間的關(guān)系。

5、靜電平衡狀態(tài)

(1)定義：導(dǎo)體內(nèi)不再有電荷定向移動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)

(2)特點(diǎn)

○處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零。

○感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任何位置產(chǎn)生的電場都等于外電場在該處場強(qiáng)的大小相等，方向相反。

○處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢體，導(dǎo)體表面是個(gè)等勢面。

○電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，在導(dǎo)體表面的分布與導(dǎo)體表面的彎曲程度有關(guān)，越彎曲，電荷分布越多。

6、電場力做功WAB

(1)電場力做功的特點(diǎn)：電場力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)，即與初末位置的電勢差有關(guān)。

(2)表達(dá)式：WAB=UABq—帶正負(fù)號計(jì)算(適用于任何電場)

WAB=Eqd—d沿電場方向的距離?！?jiǎng)驈?qiáng)電場

(3)電場力做功與電勢能的關(guān)系

WAB=-△Ep=EpA-EPB

結(jié)論：電場力做正功，電勢能減少

電場力做負(fù)功，電勢能增加

7、等勢面：

(1)定義：電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面。

(2)特點(diǎn)：

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

○等勢面與電場線垂直

○兩等勢面不相交

○等勢面的密集程度表示場強(qiáng)的大小：疏弱密強(qiáng)。

○畫等勢面時(shí)，相鄰等勢面間的電勢差相等。

(3)判斷電場線上兩點(diǎn)間的電勢差的大?。嚎拷鼒鲈?場強(qiáng)大)的兩間的電勢差大于遠(yuǎn)離場源(場強(qiáng)小)相等距離兩點(diǎn)間的電勢差。

三、電場力的性質(zhì)

1、電場的基本性質(zhì)：

電場對放入其中電荷有力的作用。

2、電場強(qiáng)度E

(1)定義：電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力F與電荷的帶電量q的比值，就叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。

(2)定義式：E與F、q無關(guān)，只由電場本身決定。

(3)電場強(qiáng)度是矢量：大小：單位電荷受到的電場力。

方向：規(guī)定正電荷受力方向，負(fù)電荷受力與E的方向相反。

(4)單位：N/C,V/m1N/C=1V/m

(5)其他的電場強(qiáng)度公式

○點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式：——Q場源電荷

○勻強(qiáng)電場場強(qiáng)公式：——d沿電場方向兩點(diǎn)間距離

(6)場強(qiáng)的疊加：遵循平行四邊形法則

3、電場線

(1)意義：形象直觀描述電場強(qiáng)弱和方向理性模型，實(shí)際上是不存在的。

(2)電場線的特點(diǎn)：

○電場線起于正(無窮遠(yuǎn))，止于(無窮遠(yuǎn))負(fù)電荷

○不封閉，不相交，不相切

○沿電場線電勢降低，且電勢降低最快。一條電場線無法判斷場強(qiáng)大小，可以判斷電勢高低。

○電場線垂直于等勢面，靜電平衡導(dǎo)體，電場線垂直于導(dǎo)體表面

(3)幾種特殊電場的電場線

四、應(yīng)用——帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

(平衡問題，加速問題，偏轉(zhuǎn)問題)

1、基本粒子不計(jì)重力

但不是不計(jì)質(zhì)量，如質(zhì)子，電子，α粒子,氕，氘，氚，帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般情況下都要計(jì)算重力。

2、平衡問題：

電場力與重力的平衡問題。mg=Eq

3、加速問題

(1)由牛頓第二定律解釋，帶電粒子在電場中加速運(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力)，只受電場力Eq，粒子的加速度為a=Eq/m，若兩板間距離為d，則

(2)由動(dòng)能定理解釋，

可見加速的末速度與兩板間的距離d無關(guān)，只與兩板間的電壓有關(guān)，但是粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不一樣，d越大，飛行時(shí)間越長。

4、偏轉(zhuǎn)問題——類平拋運(yùn)動(dòng)

在垂直電場線的方向：粒子做速度為v0勻速直線運(yùn)動(dòng)。

在平行電場線的方向：粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

帶電粒子若不計(jì)重力，則在豎直方向粒子的加速度

帶電粒子做類平拋的水平距離，若能飛出電場水平距離為L，若不能飛出電場則水平距離為x

帶電粒子飛行的時(shí)間：t=x/v0=L/v0——————○1

粒子要能飛出電場則：y≤d/2————————○2

粒子在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：———○3

粒子在豎直方向的分速度:——————○4

粒子出電場的速度偏角：——————○5

由○1○2○3○4○5可得：

飛行時(shí)間：t=L/vO豎直分速度：

側(cè)向偏移量：偏向角：

飛行時(shí)間：t=L/vO

側(cè)向偏移量：y’=

偏向角：

在這種情況下，一束粒子中各種不同的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡相同。即不同粒子的側(cè)移量，偏向角都相同，但它們飛越偏轉(zhuǎn)電場的時(shí)間不同，此時(shí)間與加速電壓、粒子電量、質(zhì)量有關(guān)。如果在上述例子中粒子的重力不能忽略時(shí)，只要將加速度a重新求出即可，具體計(jì)算過程相同

五、電容器及其應(yīng)用

1、電容器充放電過程：

(電源給電容器充電)

充電過程S-A：電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能

放電過程S-B：電容器的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能

2、電容

(1)物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。

(2)定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電壓U的比值就叫做電容器的電容。

(3)定義式：——是定義式不是決定式

——是電容的決定式(平行板電容器)

(4)單位：法拉F，微法μF，皮法pF

1pF=10-6μF=10-12F

(5)特點(diǎn)

○電容器的帶電量Q是指一個(gè)極板帶電量的絕對值。

○電容器的電容C與Q和U無關(guān)，只由電容器本身決定。

○在有關(guān)電容器問題的討論中，經(jīng)常要用到以下三個(gè)公式和○3的結(jié)論聯(lián)合使用進(jìn)行判斷

○電容器始終與電源相連，則電容器的電壓不變。電容器充電完畢，再與電源斷開，則電容器的帶電量不變。