高中物理靜電場知識點

【要點解讀】

1．庫侖定律適用條件的三點理解

（1）對於兩個均勻帶電絕緣球體，可以將其視為電荷集中於球心的點電荷，r為兩球心之間的距離。

（2）對於兩個帶電金屬球，要考慮金屬球表面電荷的重新分佈。

（3）不能根據公式錯誤地推論：當r→0時，F→∞。其實，在這樣的條件下，兩個帶電體已經不能再看成點電荷了。

2．應用庫侖定律的四條提醒

（1）在用庫侖定律公式時，無論是正電荷還是負電荷，均代入電荷量的絕對值。

（2）作用力的方向判斷根據：同性相斥，異性相吸，作用力的方向沿兩電荷連線方向。

（3）兩個點電荷間相互作用的庫侖力滿足牛頓第三定律，大小相等、方向相反。

（4）庫侖力存在極大值，由公式可以看出，在兩帶電體的間距及電荷量之和一定的條件下，當q1＝q2時，F最大。

重點2 電場強度電場線

【要點解讀】

1．電場強度三個表達式的比較

2．電場的疊加

（1）疊加原理：多個電荷在空間某處產生的電場為各電荷在該處所產生的電場強度的矢量和。

（2）運算法則：平行四邊形定則。

3．計算電場強度常用的五種方法

（1）電場疊加合成法。（2）平衡條件求解法。（3）對稱法。（4）補償法。（5）等效法。

4．電場線的三個特點

（1）電場線從正電荷或無限遠處出發，終止於無限遠或負電荷處；

（2）電場線在電場中不相交；

（3）在同一幅圖中，電場強度較大的地方電場線較密，電場強度較小的地方電場線較疏。

　5．六種典型電場的電場線

【規律總結】電場線與帶電粒子在電場中運動軌跡的關係

1．電場線與帶電粒子運動軌跡重合的條件

一般情況下帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合，只有同時滿足以下三個條件時，兩者才會重合。

（1）電場線為直線；

（2）帶電粒子初速度為零，或速度方向與電場線平行；

（3）帶電粒子僅受電場力或所受其他力的合力方向與電場線平行。

　2．電場線與軌跡問題判斷方法

（1）“運動與力兩線法”——畫出“速度線”（運動軌跡在初始位置的切線）與“力線”（在初始位置電場線的切線方向），從兩者的夾角情況來分析曲線運動的情況。

（2）“三不知時要假設”——電荷的正負、電場強度的方向或等勢面電勢的高低、電荷運動的方向中若已知其中的任一個，可順次向下分析判定各待求量；若三個都不知，則要用“假設法”分別討論各種情況。

【考向1】電場強度的疊加問題

【例題】如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分佈着電荷量為Q的電荷，在垂直於圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為r，在a點處固定一電荷量為q（q＞0）的點電荷．一同學將一檢測電荷沿直線在ac間移動時發現只在b點不需加力。不計重力，已知靜電力常量為k，求d點處場強的大小。

【考向2】電場線的理解與應用

【例題】如圖所示，A、B、C、D表示的是四種不同電場線，一正電荷在電場中由P向Q做加速運動，其中所受電場力越來越大的是（）

重點3 電勢能、電勢、電勢差

【要點解讀】

　1．電勢高低的判斷

2．電勢能大小的判斷

3．幾種典型電場的等勢線（面）

4．帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法

（1）從軌跡的彎曲方向判斷受力方向（軌跡向合外力方向彎曲），從而分析電場方向或電荷的正負。

（2）結合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負，從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等。

（3）根據動能定理或能量守恆定律判斷動能的變化情況。

5．勻強電場中電勢差與電場強度的關係

（1）UAB＝Ed，d為A、B兩點沿電場方向的距離。

（2）沿電場強度方向電勢降落得最快。

（3）在勻強電場中U＝Ed，即在沿電場線方向上，U∝d。推論如下：

①如圖甲，C點為線段AB的中點，則有φC＝。

②如圖乙，AB∥CD，且AB＝CD，則UAB＝UCD。

6．E＝U/d在非勻強電場中的三點妙用

（1）判斷電場強度大小：等差等勢面越密，電場強度越大。

（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，E越大，U越大，進而判斷電勢的高低。

（3）利用φ-x圖像的斜率判斷電場強度隨位置變化的規律：斜率的大小表示電場強度的大小，正負表示電場強度的方向。

重點4 電容器

【要點解讀】

1．平行板電容器的動態分析

（1）平行板電容器動態變化的兩種情況

①電容器始終與電源相連時，兩極板間的電勢差U保持不變。

②充電後與電源斷開時，電容器所帶的電荷量Q保持不變。

（2）平行板電容器動態問題的分析思路

（3）平行板電容器問題的一個常用結論

電容器充電後斷開電源，在電容器所帶電荷量保持不變的情況下，電場強度與極板間的距離無關。

（4）分析比較的思路

①確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。

②用決定式分析平行板電容器電容的變化。

③用定義式分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。

（3）平行板電容器問題的一個常用結論

電容器充電後斷開電源，在電容器所帶電荷量保持不變的情況下，電場強度與極板間的距離無關。

（4）分析比較的思路

①確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。

②用決定式分析平行板電容器電容的`變化。

③用定義式分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。

④用分析電容器極板間場強的變化。

④用E=U/d分析電容器極板間場強的變化。

重點5 帶電粒子在電場中的運動

1．帶電粒子在電場中的直線運動

（1）帶電粒子在電場中運動時重力的處理

①基本粒子：如電子、質子、α粒子、離子等，除有説明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但並不忽略質量）。

②帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有説明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。

（2）解決帶電粒子在電場中的直線運動問題的兩種思路

①根據帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律求出加速度，結合運動學公式確定帶電粒子的運動情況。此方法只適用於勻強電場。

②根據電場力對帶電粒子所做的功等於帶電粒子動能的變化求解。此方法既適用於勻強電場，也適用於非勻強電場。

2．帶電體在勻強電場中的偏轉問題

難點1 庫侖定律作用下的平衡問題

【要點解讀】

3．庫侖力作用下的平衡問題

（1）“三個自由點電荷平衡”的問題

①平衡的條件：每個點電荷受到另外兩個點電荷的合力為零或每個點電荷處於另外兩個點電荷產生的合電場強度為零的位置。

②

（2）解決庫侖力作用下平衡問題的方法步驟：

庫侖力作用下平衡問題的分析方法與純力學平衡問題的分析方法是相同的，只是在原來受力的基礎上多了電場力。具體步驟如下：

4．庫侖力作用下的動力學問題

解決與電場力有關的動力學問題的一般思路：

（1）選擇研究對象（多為一個帶電體，也可以是幾個帶電體組成的系統）；

（2）對研究對象進行受力分析，包括電場力、重力（電子、質子、正負離子等基本粒子在沒有明確指出或暗示時一般不計重力，帶電油滴、帶電小球、帶電塵埃等帶電體一般計重力）；

（3）分析研究對象所處的狀態是平衡狀態（靜止或勻速直線運動）還是非平衡狀態（變速運動等）；

（4）根據平衡條件或牛頓第二定律列方程求解。

難點2 兩種等量點電荷的電場

【要點解讀】

兩種等量點電荷的電場

難點3 電場中的功能關係

【要點解讀】

1．求電場力做功的四種方法

（1）定義式：WAB＝Flcosα＝qEdcosα（適用於勻強電場）。

（2）電勢的變化：W＝qUAB＝q（φA－φB）。

（3）動能定理：W電＋W其他＝ΔEk。

（4）電勢能的變化：WAB＝－ΔEpBA＝EpA－EpB。

2．電場中的功能關係

（1）若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變。

（2）若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動能之和保持不變。

（3）除重力外，其他各力對物體做的功等於物體機械能的增量。

（4）所有外力對物體所做的總功，等於物體動能的變化。

【規律總結】處理電場中能量問題的基本方法

在解決電場中的能量問題時常用到的基本規律有動能定理、能量守恆定律，有時也會用到功能關係。

（1）應用動能定理解決問題需研究合外力的功（或總功）。

（2）應用能量守恆定律解決問題需注意電勢能和其他形式能之間的轉化。

（3）應用功能關係解決該類問題需明確電場力做功與電勢能改變之間的對應關係。

（4）有電場力做功的過程機械能一般不守恆，但機械能與電勢能的總和可以不變。