1. 电荷与电荷守恒定律
1. 基本电荷、点电荷
(1)基本电荷:e=1.6×10-19C。一切带电体的电荷都是基本电荷的整数倍。质子、正电子的电荷与基本电荷相同。
(2)点电荷:当带电体本身的尺寸、形状对所研究的问题影响不大时,带电体可看作是点电荷。
2.静电场
(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的特殊物质。
(2)基本性质:对置于其中的电荷有强烈的影响。
3. 电荷守恒定律
(1)内容:电荷既不能产生点电荷电势公式,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从一个物体的一部分转移到另一个物体。在转移过程中,电荷总量不变。
(2)充电方式:摩擦充电、接触充电、感应充电。
(3)电荷的本质:物体带电的本质是电子的得与失。
2.库仑定律
1. 内容:真空中两个静止点电荷间的相互作用力与它们电荷的乘积成正比,与它们距离的平方成反比,力的方向在它们连线上。
2.表达:
其中,k=9.0×10 9N·m 2 /C2,称为静电力常数。
3、适用条件:真空中的点电荷。
3.电场强度与点电荷场强度
1.定义:电场中某一点电荷所受电力F与其电荷q之比。
2.定义:
3、点电荷的电场强度:真空中点电荷形成的电场中某一点的电场强度:
4.方向:电场中某一点正电荷所受电力的方向,定义为该点电场强度的方向。
5.电场强度的叠加:电场中某一点的电场强度是该点各点电荷产生的电场强度的矢量和,且遵循平行四边形规律。
4. 电场线
1、定义:为了形象地描述电场中各点电场的强度和方向,在电场中画出一些曲线,曲线上各点切线的方向与该点电场强度的方向一致,曲线的疏密表示电场的强弱。
2. 特点
① 电场线始自正电荷或无穷远处,终止于无穷远处或负电荷。
②电场线彼此不相交、不相切,电场不能被认为是电荷在电场中运动的轨迹。
③ 在同一幅图中,场强处电场线较密,场强处电场线较稀疏。
5. 均匀电场
电场中各点电场强度大小相等,方向相等,均匀电场的电场线是等间距的平行线。
6.电势能与电势
1.电势能
(1)电场力做功的特点:
电场力所作的功与路径无关,只与起始和终止位置有关。
(2)电势能
①定义:电荷与重力势能一样,在电场中也具有势能,这种势能称为电势能。在确定了零势能点后,电荷在某一点的电势能等于它从该点移动到零势能位置时,静电力所作的功。不同的电荷在同一点的电势能不同:
②电场力所作的功与电势能变化量的关系:电场力所作的功等于电势能减少量的功,即
WAB=EpA-EpB=-ΔEp=
2. 电势
(1)定义:电场中某点测试电荷的势能Ep与其电荷q之比。
(2)定义:
(3)矢量性:电位是一个标量,可以是正数,也可以是负数,它的正(负)值表示该点电位高于(低于)零电位。
(4)相对性:电位是相对的,同一点的电位会因零电位点的选择而不同。
【关键】
某点的电位大小与零电位点的选取有关,通常取无穷远处或大地的电位为零。
3. 等势面
(1)定义:在电场中,由具有相同电势的点构成的面。
(二)四大特点
① 等势面必须垂直于电场线。
② 在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功。
③ 电场线的方向总是从电位高的等势面指向电位低的等势面。
④等势面越密集,电场强度越大点电荷电势公式,反之亦然。
7. 势差
1.定义:电荷在电场中从A点移动到B点时,电场力所作的功与移动电荷量的比值。
2.定义:UAB=
3、电位差与电势的关系:UAB=φA-φB,UAB=-UBA。
8.均匀电场中电位差与电场强度的关系
1.电位差与电场强度的关系
均匀电场中两点间的电位差等于电场强度与沿电场线方向两点间距离的乘积,即U=Ed,也可以写成
2、公式U=Ed的适用范围:均匀电场。
9.常见电容器 电容器电压、电荷与电容量的关系
1. 常见电容
(1)组成:由两根互相绝缘、互相靠近的导体所构成。
(2)电荷:极板所带电荷的绝对值。
(3)电容器的充电和放电
充电:电容器充电的过程。充电后,电容器的两个极板上带有等量的相反电荷,电场能量被存储在电容器中。
放电:使带电电容器失去电荷的过程。在放电过程中,电场能量被转换成其他形式的能量。
2. 电容器
(1)定义:电容器所带电荷Q与电容器两极板间电位差U之比。
(2)定义:
(3)物理含义:表示电容器保持电荷能力的物理量。
(4)单位:法拉(F)1 F = 10 6 μF = 10 12 pF
3.平行板电容器
(1)影响因素:平行板电容器的电容量与极板面积成正比,与电介质的相对介电常数成正比,与极板间的距离成反比。
(2)确定公式:k为静电力常数。
10. 静电平衡导体
1. 对于处于静电平衡状态的导体,其内部总场强处处为零。
2.对于处于静电平衡状态的导体,其表面附近任一点的电场方向均垂直于该点的表面。
3、处于静电平衡的导体为等势体,其表面为等势面。
4、静电平衡时,导体内部不带电荷,电荷只分布在导体外表面。
5、导体表面,越尖的地方,电荷密度越大,凹陷处几乎没有电荷。
11. 尖端放电
导体尖端的电荷密度很大,附近的电场很强,能使周围的气体分子发生电离。与尖端电荷带相反电荷的离子在电场作用下冲向尖端,中和了尖端电荷,相当于使导体尖端失去电荷。这种现象叫尖端放电。例如高压线周围的“光环”就是尖端放电现象。避雷针做成蒲公英形状。高压设备应尽量做成光滑的。
12.静电屏蔽
空心导体或金属网在电场中处处合成场强为零,可以屏蔽外界电场,使内部不受外界电场的影响,这就是静电屏蔽。例如电器仪器的外壳往往是金属的,三根高压线上面还有两根导线与地相连,这些都是静电屏蔽在生活中的应用。
13. 带电粒子在电场中的运动
1. 研究对象分类
(1)基本粒子和各种离子:如电子、质子、α粒子等,由于它们的质量很小,受到的引力比电场力小得多贝语网校,可以忽略不计。
(2)带电粒子或微小颗粒,例如灰尘、液滴、小球等,具有很大的质量,一般情况下其引力不能忽略。
2. 带电粒子在电场中的加速直线运动
1.若质点做匀速运动,可用动力学方法求解,即先计算加速度
然后利用运动学公式计算速度。
(2)从能量角度分析:外力合力对粒子所作的功,等于带电粒子动能的增量。即:
该公式适用于非均匀电场和非线性运动。
对于多级加速器,利用两个金属圆柱体之间的电场进行加速。
3. 带电粒子在电场中的偏转(垂直于电场注入)
(1)运动状态分析:粒子受恒定电场力的作用,在场中作匀加速曲线运动。
(2)处理方法:采用准抛物运动的方法进行分析处理(运动分解)。
假设粒子带电荷为q,质量为m,如图所示。
(U偏、U加分别表示加速电场电压、偏转电场电压)
当带电粒子从平板中心线射入均匀电场时,其出射时速度方向的反延长线与入射线中点相交,因此横向位移距离也可表示为:
14.示波器原理
(1)结构:电子枪、偏转电极、荧光屏
(二)工作原理
如果偏转电极之间不加电压,电子枪发射的电子就会以直线撞击荧光屏的中心,在屏幕上产生亮点。
施加在YY'上的是需要显示的信号电压U,屏幕上产生的垂直偏移y'与U成比例。
加在XX'上的锯齿波电压称为扫描电压。
当扫描电压与信号电压的周期相同时,荧光屏上就会出现稳定的波形。