电场公式汇总
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一、 知识链
电场中矢量(F、E)的运算:q代绝对值
电场中标量(W、Ep、UAB、φ)的运算:q代正、负
二、 知识的类比
三、 解题思路
1、功能关系:
(1)动能定理:
解法1:
解法2:
(2)能量守恒定律:系统
2、力与运动(动力学公式)
牛顿第二定律:
(1)匀速直线运动:受力 运动
(2)匀变速直线运动:受力 缺
运动 t
s
vt
a
(3)类平抛运动:仅受电场力 复合场
速度 位移
水平方向
竖直方向 偏移量
速度偏向角的正切
若加速电场 则 (y、与m、q无关)
(4) 圆周运动:
绳子、单轨恰好通过最高点: 杆、双轨最高点:
电场
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10^-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:F=kQ1*Q2/r2(在真空中)
{F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×10^9N·m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式,场强是本身的性质与电场力和电量无关)
{E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:F=q*E {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:WAB=q*UAB=Eq*d
{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}
9.电势能: EA=q*φA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-q*UAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd (S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ε:介电常数)
常见电容器
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK 或 qU=mVt2/2, Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平抛 垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)
运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;
(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;
(3)常见电场的电场线分布要求熟记;
(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;
(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;
(6)电容单位换算:1F=10^6μF=10^12pF;
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10^-19J;
(8)其它相关内容:静电屏蔽 / 示波管、示波器及其应用 / 等势面/尖端放电等。
(9)电场强度E=U/d=4πkQ/εS,并且做功W=U*q
第12章 真空中的静电场
1 电荷库仑定律
电荷守恒定律: 在一个与外界没有电荷交换的系统内,不管发生什么物理过程,正负电荷的代数和保持不变。
库仑定律:
2 电场与电场强度
电场强度:
它与检验电荷无关,反映电场本身的性质。
电场强度的计算
1.点电荷
2.点电荷系的场强
3.电偶极子
4.均匀带电荷直线(棒)在任意一点 p的场强
L ®¥,
5.均匀带电圆环轴线上一点的场强
x>>R,
6.均匀带电圆盘轴线上一点的场强
X<<R
X>>R
3 高斯定理
––– 在封闭曲面内所有电荷的电量的代数和
在真空中的静电场内, 通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的电荷电量的代数和的1/e0 。
注意:场强是只得所有电荷共同产生的和场强,电荷只是指曲面内的。
由高斯定理计算各种带电体的场强。
均匀带电球体,均匀无限长圆柱,无线均匀带电平面。
4 电势
在点电荷形成的电场中, 电场力作功与路径无关, 只与路径的起点终点位置有关
静电环路定理:
电势差:
电势:
注:电势具有叠加原理,这里的叠加指的是求代数和,不是指矢量叠加。
第13章 静电场中的导体和介质
1 静电场中的导体
静电平衡状态:导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态。
静电平衡条件:
说明:
① 其内部各处净电荷为零 ,净电荷只能分布在表面。
②. 其表面上各处的 电荷面密度与当地表面外紧邻处的电场强度的大小成正比
③. 孤立导体处于静电平衡时,它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关,曲率越大的地方,面电荷密度也越大。
静电屏蔽是静电平衡时导体内部的场强为零这一规律在技术上的应用。
注意:有导体存在时,静电场的计算。
2 电容与电容器
孤立导体的电容: 物理意义:每升高单位电势所需的电量
电容器:用来贮存电荷和静电能的由两个互相绝缘的导体构成的导体组
u——两极板间的电势差
平行板电容 球形电容器 圆柱形电容
器的电容: 的电容: 器的电容:
电容器的串、并联
串联: 并联:
3.静电场中的电介质
电介质极化:在外电场作用下,电介质产生一附加电场或电介质出现束缚电荷的现象。
介质内的电场:
取闭合曲面S(极化前,该闭合面所围体积内无极化电荷),将其分为许多面元,任取面元dS,由于极化,通过该面元穿入闭合面内的极化电荷量分析与计算:
其中:
4.电位移矢量和高斯定律
有介质时的高斯定理
5.静电场的能量
平行板电容器:
能量密度:
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