通用版高考物理知识点最后冲刺大全十二电场.docx
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通用版高考物理知识点最后冲刺大全十二电场
十二、电 场
1、两种电荷电荷守恒
⑴电荷:
具有吸引轻微小物体的性质的物体就说它带了电,这种带电的物体叫做电荷。
①自然界只存在两种电荷,即正电荷和负电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶所带的电荷为负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷。
②电荷间的相互作用:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
⑵电荷量
电荷的多少,叫做电荷量。
单位:
库仑,简称库,符号是C。
1C=1A·s。
⑶使物体带电的方法及其实质
⑴摩擦起电
用摩擦的方法可以使物体带电。
用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。
摩擦起电的实质:
不是创造了电荷,而是使自由电子从一个物体转移到另一个物体。
⑵静电感应
将电荷移近不带电的导体,可以使导体带电,这种现象叫做静电感应。
利用静电感应使物体带电,叫做感应起电。
静电感应的实质:
不是创造了电荷,而是使电荷从物体的一部分转移到另一部分。
2、元电荷
(1)元电荷
电子(或质子)的电荷量e,叫做元电荷。
e=1.60×10-19C,带电体的电荷量q=Ne.
(2)比荷
电荷量Q(q)与质量m之比,叫电荷的比荷。
3、电场
(1)概念
存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质形态,称为电场。
(2)电场的基本性质
①对放入其中的电荷有力的作用,这种力称为电场力;
②电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象。
4、电场强度
(1)试探电荷
①试探电荷:
为了研究电场的存在与分布规律而引入的电荷,叫做试探电荷。
②试探电荷必须满足的条件
a.电量充分小
b.体积充分小
(2)电场强度
①定义:
放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。
②公式
E=(量度式)
③场强的大小和方向
a.大小:
等于单位电荷量的电荷受到的电场力的大小;
b.方向:
电场中某点的场强的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同。
④场强的单位
在国际单位制中,场强的单位是伏每米,符号V/m,1N/C=1V/m。
⑤电场强度的物理意义
电场强度是表示电场的强弱和方向的物理量,反映了电场本身的力的性质,由电场本身决定,与试探电荷无关。
5、电场线
(1)电场线
如果在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,这样的曲线就叫做电场线。
(2)电场线的实验模拟
电场线是为形象描述电场而引入的假想的线,不是电场里实际存在的线。
(3)几种典型的电场线分布
①点电荷的电场线②等量异种点电荷的电场线
③等量同种点电荷的电场线④点电荷与带电平板的电场线分布
⑤带等量异种电荷的平行金属板间的电场线
(4)电场线的物理意义
①电场线中某点的切线方向表示该点的场强方向;
②电场线的疏密程度表示场强的相对大小。
(5)电场线的特点
①电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的疏密程度表示场强的相对大小;
②电场线不是真实存在的,是形象地描述电场的假想的线;
③电场线是不封闭的曲线,它起始于带正电的场电荷或无穷远处,终止于负电荷或无穷远处,电场线不会在没有电荷的地方中断;
④静电场中任意两条电场线都不相交;
⑤静电场中任意两条电场线也不相切;
⑥仅在电场力作用下,电场线一般不是电荷的运动轨迹。
⑦电场线和等势面一定正交,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面.
⑧沿电场线的方向,正电荷的电势能逐渐减小,负电荷的电势能逐渐增大.
⑨沿电场线的方向电势逐渐降低,电场线的方向是电势降落陡度最大的方向.
⑩若取无限远处为电势的零点,那么在正电荷形成的电场中,各点的电势都是正值,而且距正电荷越近电势越高;在负电荷形成的电场中,各点的电势都是负值,而且距电荷越近电势越低.
⑹电场线的应用
6、匀强电场
(1)匀强电场
在电场的某一区域,如果场强的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场。
(2)匀强电场电场线分布的特点
匀强电场的电场线是等间距的平行直线。
例题:
如图所示,是某电场区域的电场线分布,A、B是电场中的两点,问:
①A、B两点,哪点的场强大;
②画出A点的场强方向;
③画出负电荷在B点的受力方向。
解析:
①电场的强弱可通过电场线的疏密来确定,从图中可看出,B点处在电场线较A密的地方,故B点的场强大于A点的场强,即EB>EA。
②过A点作曲线的切线,切线方向即是该点的场强方向。
③过B点作曲线的切线,负电荷在该点的受力方向与该点的场强方向相反。
7、静电平衡状态
(1)静电平衡
当导体中的电荷静止不动,从而场强分布不随时间变化时,导体就达到了静电平衡。
(2)静电平衡状态
导体中(包括表面)没有电荷的定向移动的状态,叫做静电平衡状态。
(3)静电平衡的条件
处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零。
(4)静电平衡导体的性质
①处于静电平衡状态的导体,表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直;
②处于静电平衡状态的导体,电荷只能分布在导体的外表面上。
③处于静电平衡状态的导体是一个等势体,其表面为一个等势面。
处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零,电荷仅分布在导体的外表面上。
因内部场强处处为零,则在导体内部任两点间移动电荷都不做功,因而任两点间的电势差都为零,导体是个等势体,导体表面是个等势面。
静电平衡下的地球及与之相连的导体是等势体。
所以实际中常取地球或与之相连的导体的电势为零。
8、静电屏蔽
(1)静电屏蔽
导体壳(金属网罩)能保护它所包围的区域,使这个区域不受外电场的影响,这种现象叫做静电屏蔽。
(2)静电屏蔽的应用
电子仪器外套金属网罩,通讯电缆外包一层铅皮等。
9、电势差
(1)电场力做功的特点
电场力做功也与路径无关,仅跟移送电荷的电荷量、电荷
在电场中移动的初末位置有关。
例:
在匀强电场E中,电荷从A移动到B,可沿不同的路径,图中有三种典型的路径。
设A、B两点沿电场方向的距离为s,用无限分割的方法,可以证明,经任意路径移动,电场力做的功都相同。
WAB=Eq·s
对非匀强电场,也可证明电场力做功与路径无关。
(2)电势差
①电势差
电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时,电场上所做的功WAB与电荷量q的比值,叫做A、B两点间的电势差。
②公式
UAB=(量度式)
或者WAB=qUAB
③物理意义
电势差反映了电场本身两点的能的性质。
电场中A、B两点间的电势差UAB,在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功WAB。
④单位:
在国际单位制中,电势差的单位是伏特,简称伏,符号是V。
1V=1J/C。
⑤电势差是标量
电势差是标量,两点间电势差可以是正值也可以是负值。
UAB=-UBA
电势差的绝对值也叫电压。
应用WAB=qUAB时的两种思路:
①可将q、UAB,连同正负号一同代入;
②将q、UAB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。
应用UAB=求UAB时,将WAB、q的正负号一同代入。
例题1:
在如图所示的电场中,把点电荷q=+2×10-11C,由A点移到B点,电场力做功WAB=4×10-11J。
A、B两点间的电势差UBA等于多少?
B、A两点间的电势差UBA等于多少?
解析:
由电势差的定义式可知
UAB==V=2V
UBA==V=-2V
例题2:
如图所示的电场中,A、B两点间的电势差UAB=20V,电荷q=-2×10-9C由A点移到B点,电场力所做的功是多少?
解析:
方法一、电场力所做的功
WAB=UAB·q=20×(-2×10-9)J=-4.0×10-8J。
方法二、电场力所做功
WAB=UAB·q=20×2×10-9J=4×10-8J。
因F电方向从B到A,s方向由A到B,故电场力做负功。
10、电势
(1)电势
电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移到参考点(零电势点)时电场力所做的功。
UAB=A-B
UBA=B-A
例题:
在图中所示的电场中,取C点为零电势点,1C的正电荷分别由A、B、D三点移动到C点时,电场力所做的功分别是15J、5J、-3J,这三点的电势就分别是A=15V,B=5V,D=-3V。
有了电势的概念,即可用两点的电势的差值来表示两点间的电势差。
UAB=A-B
UBA=B-A
A、B两点间的电势差UAB=A-B=15V-5V=10V,D、A两点间的电势差UDA=D-A=-3V-15V=-18V。
(2)电势的数值是相对的
电场中某点的电势与零电势点的选取有关,
电场中某点的电势的数值是相对的。
(3)电势是标量
电势是标量,电势的正、负表示该点的电势比零电势高还是低。
(4)物理意义
电势是描述电场中一点的能的性质的物理量。
(5)沿电场线的方向,电势越来越低
电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断。
如何判断电势高低呢?
分析:
只要两点间的电势差的情况了解了,电势高低即可清楚,故可取一电荷在电场中移动讨论电场力做功。
在电场中移动电荷时,有下面的四种典型情况:
沿着电场线移动正电荷,电场力做正功;逆着电场线移动正电荷,电场力做负功;沿着电场线移动负电荷,电场力做负功;逆着电场线移动负电荷,电场力做正功。
沿着电场线的方向将单位正电荷由A点移动B点,电场力做正功:
UAB=A-B>0
A>B
结论:
沿电场线方向,电势逐渐降低。
沿电场线的方向,电势越来越低。
11、电势能
(1)电势能
电荷在电场中具有的能,称之为电势能。
(2)电场力做功与电势能变化的关系
①电场力做正功时电势能减少
②电场力做负功时电势能增加
③电场力做功与电势能变化的关系
电势能的变化与电场力做的功的数值相等。
电势能的增减可从物理意义上分析得出。
电场力做多少正功,电势能就减少多少。
电场力做多少负功,电势能就增加多少。
W=εA-εB=-Δε
电势能的变化与电场力做的功的数值相等。
电势能的增减可从物理意义上分析得出。
顺着电场线方向移动正电荷或逆着电场线方向移动负电荷时,电场力做正,电势能减少;逆着电场线移动正电荷或顺着电场线移动负电荷,电场力做负功,电势能增加。
(3)电势能的数值
电荷在电场中某点的电势能,在数值上等于把电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功。
例1:
在如图所示的电场中,已知A、B两点间的电势差UAB=-10V。
(1)电荷q=+4×10-9C由A点移动到B点,电场力所做的功是多少?
电势能是增加还是减少?
(2)电荷q=-2×10-9C由A点移动到B点,电场力所做的功是多少?
电势能是增加还是减少:
解析:
从图中电场线的方向知道,A<B,UAB=A-B<0,题中给出的UAB为负值。
(1)电荷q=+4×10-9C由A点移动到B点,电场力所做的功为
WAB=qUAB=4×10-9×(-10)J=-4×10-8J。
正电荷由A点移动到B点,电场力的方向与位移的方向相反,电场力做负功,即克服电场力做功。
这时其它形式的能转化为电势能,电势能增加。
(2)电荷q=-2×10-9C由A点移动到B点,电场力所做的功为
WAB=qUAB=-2×10-9×(-10)J=2×10-8J。
负电荷由A点移动到B点,电场力的方向与位移的方向相同,电场力做正功,这时电势能转化为其它形式的能,电势能减少。
总结:
在应用公式WAB=qUAB进行计算时,式中的各个量可以取绝对值,功的正负则根据电场力的方向和位移的方向来判断。
这时,公式可写成
W=qU。
不论电场如何分布,电场力是恒力还是变力,都可用W=qU来计算电功。
例2:
将电荷量为6×10-6C的负电荷从电场中
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