静电场知识点复习
一、库仑定律
①元电荷:元电荷是指最小的电荷量,用e表示,大小为e=。
②库仑定律: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。表达式:,其中静电力常量。
二、电场
①电场的产生:电荷的周围存在着电场,产生电场的电荷叫做源电荷。描述电场力的性质的物理量是电场强度,描述电场能的性质的物理量是电势,这两个物理量仅由电场本身决定,与试探电荷无关。
②电场强度:放入电场中某点的电荷所受的静电力与它的电荷量的比值,叫电场强度。
定义式:,单位:或。方向:规定与正电荷在该点所受的静电力方向相同,则与负电荷在该点所受静电力的方向相反。也是该点电场线的切线方向。
区别:(定义式,适用于任何电场);(点电荷产生电场的决定式);(电场强度与电势差间的关系,适用于匀强电场,d是两点间距离在场强方向上的投影)。
③电场线:在电场中画出的一系列有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向表示该点的场强方向,曲线的疏密表示场强的大小。电场线是为了形象的描述电场而假想的、实际不存在的曲线。电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,是不闭合、不相交的曲线。熟悉正、负点电荷、匀强电场、等量异种电荷、等量同种电荷的电场线分布图(教材13页)。
三、电势能、电势、电势差
①电势能:由于移动电荷时静电力做的功与路径无关,所以电荷在电场中也具有势能,叫做电势能。
静电力做功与电势能变化的关系式为:,即静电力所做的功等于电势能的变化。所以,当静电力做多少正功,电势能就减小多少;当静电力做多少负功,电势能就增加多少。静电力做功与电势差的关系式为:。说明:电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功(通常选大地或无限远处电势能为零)。电势能有正有负,但是标量。试探电荷在电场中某点的电势能大小为:。
②电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势(由电场中这点的性质决定,与试探电荷的q、EP无关)。定义式:。沿着电场线方向电势降低,或电势降低最快的方向就是电场强度的方向。
③电势差与电势的关系式为:;电势差与静电力做功的关系式为:;匀强电场中电势差与电场强度的关系为:。同一点的电势随零电势点的不同而不同(通常选大地或无限远处电势为零),而两点间的电势差与零电势点的选取无关。
④等势面:电场中电势相等的点构成的面。性质:沿同一等势面移动电荷时静电力不做功;电场线与等势面垂直,且由电势高的等势面指向电势低的等势面;在相邻等势面间电势差相等的情况下,等势面的疏密表示电场的强弱(密强弱疏)。会画点电荷电场和匀强电场的等势面。
注:WAB、q、UAB、EP、等都是标量,但都有正有负,计算时带正负号代入。
四、电容器和电容
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体就组成一个电容器(容纳电荷)。
电容: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,叫做电容器的电容,表示电容器容纳电荷本领的物理量。定义式:,国际单位制中单位为法拉,。
平行板电容器的决定式为:。
平行板电容器应用的两种情况:①电容器始终与电源相连(U不变),;不变。②电容器充电后与电源断开(Q不变),;。(会熟练推导)
五、带电粒子在电场中的运动
①带电粒子是否考虑重力:微观粒子(如质子、电子、粒子等)不计重力;宏观微粒(如带电小球、质点、油滴等)考虑重力。
②带电粒子的加速:一平行金属板两板间电压为U,一带电粒子(q、m)仅受静电力作用从静止开始,从一板运动到另一板的速度大小?()
③带电粒子在电场中的偏转:水平放置的平行金属板,板长为,板间电压为(上正下负),板间距离为,一电荷量为的带正电粒子(不计重力)以初速度垂直电场方向从左侧射入板间,且能从右侧飞出。
带电粒子在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,轨迹如图。
水平方向: 竖直方向:
若是如图所示的运动,则
(电性相同的不同粒子经加速电场和偏转电场后射出时轨迹相同)
或
第一章 静电场知识点概括
【考点1】电场的力的性质
1.库仑定律:(1)公式:
(2)适用条件:真空中的点电荷。
2.电场强度
3.电场线
(1)意义:形象直观的描述电场的一种工具
(2)定义:如果在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致,这样的曲线就叫做电场线。
说明:a.电场线不是真实存在的曲线。
b.静电场的电场线从正电荷出发,终止于负电荷(或从正电荷出发终止于无穷远,或来自于无穷远终止于负电荷)。
c.电场线上每一点的切线方向与该点的场强方向相同。
d.电场线的疏密表示场强的大小,场强为零的区域,不存在电场线。
e.任何两条电场线都不会相交。
f.任何一条电场线都不会闭合。
g.沿着电场线的方向电势是降低的。
【典例1】如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,,电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的场强大小变为,与之比为( )
A.1:2 B.2:1 C. D.
方法提炼:求解该类问题时首先根据点电荷场强公式得出每一个点电荷产生的场强的大小和方向,再依据平行四边形定则进行合成。
【考点2】电场的能的性质
1.电势能、电势、电势差U
(1)电场力做功与路径无关,故引入电势能,
(2)电势的定义式:
(3)电势差:
(4)电场力做功和电势差的关系:
沿着电场线方向电势降低,或电势降低最快的方向就是电场强度的方向。
2.电场力做功
定义:电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时,电场力所做的功简称电功。
公式:
说明:1.电场力做功与路径无关,由q、决定。
2.电功是标量,,电场力可做正功,可做负功,两点间的电势差也可正可负。
3.应用时的两种思路
(1)可将q、连同正负号一同代入,所得的正负号即为功的正负;
(2)将q、的绝对值代入,功的正负依据电场力的方向和位移(或运动) 方向来判断。
4.求电场力做功的方法:①由公式来计算。
②由公式来计算,只适用与恒力做功。
③由电场力做功和电势能的变化关系
④由动能定理
【典例2】如图所示,xoy平面内有一匀强电场,场强为E,方向未知,电场线跟x轴的负方向夹角为,电子在坐标平面xoy内从原点O以大小为方向沿x轴正方向的初速度射入电场,最后打在y轴上的M点,电子的质量为m,电荷量为e,重力不计。则( )
A.O点电势高于M点电势
B.运动过程中电子在M点电势能最多
C.运动过程中,电子的电势能先减少后增加
D.电场对电子先做负功后做正功
方法提炼
1.电势高低的判断方法
2.电势能高低的判断方法
【考点3】带电粒子在电场中的运动
1.电容 (1)定义式:。其中C与Q、U无关,仅由电容器本身决定
(2)平行板电容器:
2.带电粒子在电场中的运动——电加速和电偏转
①如果带电粒子在正极板处v0=0,由动能定理得:
qU=mv2-0
②若带电粒子在正极板处v0≠0,由动能定理得
qU=mv2-mv02
③带电粒子在垂直于电场方向做匀速直线运动,带电粒子在平行于电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,画出带电粒子的运动轨迹如图所示,建立直角坐标系x0y。
当带电粒子由P点飞出电场时:;
平行于电场线方向的速度:
合速度大小:
合速度的方向:
带电粒子飞出电场时,偏移的距离:
【典例3】如图所示,固定在水平地面上的绝缘平板置于匀强电场中,电场方向与平板平行。在绝缘板上,放置一个带负电的物体(可视为质点),物体与平板间的动摩擦因数为0.5。现让物体以10m/s的初速度平行于电场的方向运动,物体沿电场方向运动的最远距离为4m,已知物体所受电场力大于其最大静摩擦力,平板足够大,规定物体在出发点时的电势能为零,重力加速度g=10m/s-2,求:
(1)物体所受电场力与其重力的比值;
(2)物体在离出发点多远处动能与电势能相等;
方法提炼
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