專題08靜電場

、考點要求

考點內(nèi)容要求課程標準要求

1、通過實驗，了解靜電現(xiàn)象。能用原子結(jié)構(gòu)模型

電荷及其守恒定律C

和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象。

庫侖定律C2、知道點電荷模型。知道兩個點電荷間相互作用

的規(guī)律。體會探究庫侖定律過程中的科學(xué)思都和

電場強度

C方法。

3、知道電場是一種物質(zhì)。了解電場強度，體會用

電勢能和電勢C

物理量之比定義新物理量的方法。會用電場線描

電勢差C述電場。

4、了解生產(chǎn)生活中關(guān)于靜電的利用與防護。

電勢差與電場強度的關(guān)系

C5、知道靜電場中的電荷具有電勢能。了解電勢能、

電勢和電勢差的含義。知道勻強電場中電勢差與

靜電現(xiàn)象的應(yīng)用b

電場強度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場中的運

電容器的電容C動情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。

6、觀察常見電容器，/解電容器的電容，觀察電

帶電粒子在電場中的運動d容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應(yīng)用。

一、電荷及電荷守恒定律

1.自然界中存在兩種電荷:正電荷與負電荷.

,9

2.元電荷：e=1.60X10-C1所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍.

3.點電荷：點電荷是一種理想化的模型.如果帶電體本身的線度比相互作用的帶電體之間的距離小得多,

以致帶電體的體積和形狀對相互作用力的影響可以忽略不計時，這種帶電體就可以看成點電荷，但點電荷

自身不一定很小，所帶電荷量也不一定很少.

4.電荷守恒定律：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，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.

5.三種起電方式：摩擦起甩、感應(yīng)起電、接觸起甩.

技巧點撥：物體帶電實質(zhì)是物體得失電子.

6.電荷的分配原則：兩個形狀、大小相同且?guī)N電荷的同種導(dǎo)體，接觸后再分開，二者帶等量同種

電荷，若兩導(dǎo)體原來帶異種電荷，則電荷先中和，氽下的電荷再平分.

二、庫侖定律

1.內(nèi)容:在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反

比，作用力的方向在它們的連線上.

3.適用條件：真空中的靜止點電荷.

①在空氣中，兩個點電荷的作用力近似等于真空中的情況，可以直接應(yīng)用公式.

②當兩個帶電體間的距離遠大于其本身的大小時，可以把帶電體看成點電荷.

4.庫侖力的方向：由相互作用的兩個帶電體決定，即同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.

技巧點撥

①庫侖定律適用于真空中靜止點電荷間的相互作用.

②對于兩個均勻帶電絕緣球體，可將其視為電（荷集中在球心的點電荷，廠為球心間的距離.

③不能根據(jù)公式錯誤地認為10時，庫侖力18,因為當10時，兩個帶電體已不能看成

點電荷了

④兩個點電荷之間的相互作用力是一對作用力和反作用力，等大、反向

⑤對于兩個帶電金屬球，要考慮表面電荷的重新分布.

三、電場力的性質(zhì)：電場強度、電場線

1.電場:帶電體周圍存在的一種物質(zhì)，是電荷間相互作用的媒體.電場是客觀存在的，電場具有力的特

性和能的特性.

2.電場強度：

①定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電荷量的比值，叫做這一點的電場強度.

③方向：正電荷在該點受力方向.

3.電場線：

①定義：在電場中畫出一系列的從正電荷出發(fā)到負電荷終止的曲線，使曲線上每一點的切線方向

都跟該點的場強方向一致，這些曲線叫做電場線.

②電場線的性質(zhì)：

I、電場線是起始于正電荷（或無窮遠處），終止于負電荷（或無窮遠處）；

II、電場線的疏密反映電場的強弱；

IH、電場線不相交；

IV、電場線不是真實存在的；

V、電場線不一定是電荷運動軌跡.

4.勻強電場:在電場中，如果各點的場強的大小和方向都相同，這樣的電場叫勻強電場.名強電場中的

電場線是間距相等且互相平行的直線.

5.電場強度的疊加：電場強度是矢量，當空間的電場是由幾個點電荷共同激發(fā)的時候，空間某點的電場

強度等于每個點電荷單獨存在時所激發(fā)的電場在該點的場強的矢晟和.

6.等量同種和異種點電荷周圍電場強度的比較

④任意兩個等勢面都不相交

6.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系

五、電場中的功能關(guān)系

1.電場力做功與路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān).

2.只有電場力做功，電勢能和電荷的動能之和保持不變.

3.只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能三者之和保持不變.

六、靜電屏蔽

處于電場中的空腔導(dǎo)體或金屬網(wǎng)罩，其空腔部分的場強處處為零，即能把外電場遮住，使內(nèi)部不受外

電場的影響，這就是靜電屏蔽.

1.屏蔽外部電場使其不影響內(nèi)部

2o.屏蔽內(nèi)部電場使其不影響外部

七、帶電粒子在電場中的運動

1.帶電粒子（帶電體）在電場中的直線運動

①做直線運動的條件

③用功能觀點分析

2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)：帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向進入電場后，做類平拋運動.

技巧點撥：是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定.一般說來：

①基本粒子：如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力

（但不能忽略質(zhì)量）.

②帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重

力.

3.兩個結(jié)論

①不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同?電場加速后再從同?偏轉(zhuǎn)電場射出時，偏移量和偏轉(zhuǎn)角總

是相同的.

證明：

②粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后射出，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點。為粒子水平位移的中點，

即。到偏轉(zhuǎn)電場邊緣的距離為偏轉(zhuǎn)極板長度的一半.

4.功能關(guān)系

5.帶電粒子在勻強電場與重力場的復(fù)合場中運動

由于帶電粒子在勻強電場中所受電場力與重力都是恒力，因此可以用兩種方法處理:①正交分解法;

②等效“重^”法.

八、示波管亮斑

1.構(gòu)造：?示波管由電子槍，偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成

真空.

①電子槍;②偏轉(zhuǎn)電極;③熒光屏.

2.工作原理

①冊'上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫作掃描電壓.Y/上加的是待顯示的信號電壓，其周期與掃

描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線

②觀察到的現(xiàn)象：

I、若在偏轉(zhuǎn)電極乂二和K『之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏

中心，在那里產(chǎn)生一個亮斑.

II、若所加掃描電壓和信號電壓的周期相等,就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)隨時間

變化的穩(wěn)定圖像.

九、電容器及電容

1.電容器

①組成：由兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成.

②帶電荷量：?個極板所帶電荷量的絕對值.

2.電容器的充、放電：

①充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的異種電荷，電容器中儲存電場能.

②放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

3.電容

①定義：電容器所帶的電荷量與電容器兩極板間的電勢差的比值.

④意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的高低.

⑤決定因素：電容器的電容是反映電容本身貯電特性的物理量，由電容器本身的介質(zhì)特性與幾何

尺寸決定，與電容器是否帶電、帶電荷量的多少、板間電勢差的大小等均無關(guān).

4.平行板電容器的電容

①決定因素：正對面積、相對介電常數(shù)、兩板間的距離.

［、方法技巧

一、電場強度三個表達式的比較

表達式

公式意義電場強度定義式真空中點電荷的電場強度決定式勻強電場中〃與〃的關(guān)系式

適用條件一切電場①真空②點電荷勻強電場

由電場本身決定,由場源電荷和場源電荷到該點的由電場本身決定，d為電場中兩點沿

決定因素

與檢驗電荷無關(guān)距離T共同決定電場方向的距離

二、特殊電場的場強計算

例如：一個點電荷+g與一個無限大薄金屬板形成的電場，等效為兩個異種點電荷形成的電場，如

圖甲、乙所示.

2.對稱法：利用空間上對稱分布的電荷形成的電場具有對稱性的特點，使復(fù)

雜電場的疊加計算問題大為簡化.

3

例如：如圖13所示，均勻帶電,的z球殼在。點產(chǎn)生的場強，等效為弧BC

產(chǎn)生的場強，孤BC產(chǎn)生的場強方向，義等效為孤的中點M在0點產(chǎn)生的場強方向.

3.填補法：將有缺口的帶電圓環(huán)或圓板補全為完整的圓環(huán)或圓板，或?qū)肭蛎嫜a全為球面，從而化難

為易、事半功倍.

技巧點撥：

①點電荷電場、勻強電場場強登加一般應(yīng)用合成法即可.

②均勻帶電體與點電荷場強會加一般應(yīng)用對稱法.

③計算均勻帶電體某點產(chǎn)生的場強一般應(yīng)用補償法或微元法.

三、求電場力做功的四種方法

四、由電場線、電場強度與電勢

1.知道由幾個點的電勢確定電場線的方法:將電勢最高的點和電勢最低的點相連,根據(jù)在勻強電場中經(jīng)

過相等的距離電勢差相等,確定連線上與第三個點的電勢相等的點，電勢相等的兩點的連線為等勢線,根據(jù)

電場線與等勢線垂貪即可畫出電場線.

2.用上述方法,等勢面間的距離計算比較困難時,勻強電場的場強也可以用矢量合成的方法求，即先求

出兩個相互垂直的方向上的分場強,再矢量合成.

①判斷電場強度大?。旱炔畹葎菝嬖矫埽妶鰪姸仍酱?

②判斷電勢差的大小及電勢的高低：距離相等的兩點間的電勢差，夕越大，〃越大，進而判斷電勢

的高低.

六、等效思想在電場中的應(yīng)用

1.等效重力場=重力場、電場疊加而成的復(fù)合場

2.等效重力=重力、電場力的合力

3.等效重力加速度=等效重力與物體質(zhì)量的比值

4.等效“最低點”=物體自由時能處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)的位置

5.等效“最高點”o物體做圓周運動時與等效“最低點”關(guān)于圓心對稱的位置

6.等效重力勢能=等效重力大小與等效重力方向“高度”的乘積

技巧點撥：

①受力分析，計算等效重力（重力與電場力的合力）的大小和方向；

②在復(fù)合場中找出等效最低點、最高點，過圓心作等效重力的平行線，使其與圓相交；

③根據(jù)圓周運動供需平衡，結(jié)合動能定理列方程處理.

七、電勢高低的四種判斷方法

1.電場線法：沿電場線方向電勢逐漸降低.

P

3.Ep與。的關(guān)系：由知正電荷在電勢能大處電勢較高，負電荷在電勢能大處電勢較低.

4.場源電荷的正負：取離場源電荷無限遠處電勢為零，正電荷周圍電勢為正值，負電荷展圍電勢為負

值；靠近正電荷處電勢高，靠近負電荷處電勢低.空間中有多個點電荷時，某點的電勢可以代數(shù)求和.

八、幾種典型電場的電場線和等勢線（面）

電場等勢線（面）重要描述

勻強電場垂直于電場線的一簇平面

點電荷的電場以點電荷為球心的一簇球面

等量異種點電荷的電場連線的中垂線上電勢處處為零

兩點電荷連線上，中點的電勢最低;

等量正點電荷的電場

中垂線上，中點的電勢最高

九、電場中的圖像問題

1.應(yīng)圖像

①6-X圖象反映了電場濕度隨位移變化的規(guī)律，力0表示電場強度沿x軸正方向；慶0表示電場強

度沿x軸負方向.

③電場中常見的萬一X圖象

I、點電荷的右一》圖象：正點電荷及負點電荷的電場強度￡隨坐標x變化關(guān)系的圖象大致如

圖所示.

【I、兩個等量異種點電荷的E—x圖象，如圖所示.

Ilk兩個等量同種點電荷的圖象，如圖所示.

2.Ox圖像

②由0*圖像可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關(guān)系確定電場強度的方向

③在圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用&p如分析%的正負，然后作出判斷.

④電場中常見的。一x圖象

I、點電荷的。一才圖象（取無限遠處電勢為零），如圖所示.

IK兩個等量異種點電荷連線上的X圖象，如圖所示.

【II、兩個等量同種點電荷的。一X圖象，如圖所示.

3.用電x圖像、及刀圖像

①區(qū)電x圖線的斜率表示電場九縱軸截距表示初電勢能.

②Rx圖線的斜率表示合外力,縱軸截距表示初動能.

③根據(jù)兩圖線斜率的變化可判斷出電場力的變化,進而判斷出電場強度的變化.

4.電場分布結(jié)合vt圖像

根據(jù)瞠圖像的速度變化、斜率變化（即加速度的變化），可確定電荷所受電場力的方向與電場力的大小

變化情況,講而確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化.

十、電容兩類典型問題

1.電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢差〃保持不變.

電容器充電后與電源斷開，電容器兩極板所帶的電荷量。保持不變.

2.動態(tài)分析思路

⑴〃不變

（2）0不變

十一、帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法

1.判斷速度方向：帶電粒子運動軌跡上某點的切線方向為該點處的速度方向.選用軌跡和電場線（等勢

線）的交點更方便.

2.判斷電場力的方向：僅受電場力作用時，因軌跡始終夾在速度方向和帶電粒子所受電場力方向之間，

而且向合外力一側(cè)彎曲，結(jié)合速度方向，可以判斷電場力方向.若已知電場線和軌跡，所受電場力的方向

與電場線（或切線）共線；若已知等勢線和軌跡，所受電場力的方向與等勢線垂直.

3.判斷電場力做功的正負及電勢能的增減：若電場力方向與速度方向成銳角，則電場力做正功，電勢

能減少；若電場力方向與速度方向成鈍角，則電場力做負功，電勢能增加.

十二、帶電粒子在交變電場中的運動

1.帶電粒子在交變電場中的運動，通常只討論電壓的大小不變、方向做周期性變化（如方波）的情形.

①當粒子平行于電場方向射入時，粒子做直線運動，具初速度和受力情況決定了粒子的運動情況，

粒子可以做周期性的直線運動.

②當粒子垂直于電場方向射入時，沿初速度方向的分運動為勻速直線運動，沿電場方向的分運動

具有周期性.

2.研究帶電粒子在交變電場中的運動，關(guān)鍵是根據(jù)電場變化的特點，利用牛頓第二定律正確地判斷粒

子的運動情況.根據(jù)電場的變化情況，分段求解帶電粒子運動的末速度、位移等.

3.注重全面