靜電場(chǎng)是高中物理課程的重點(diǎn)。 高中生需要掌握哪些靜電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)? 下面,本站小編就為大家整理一下高中物理中有關(guān)靜電場(chǎng)的知識(shí)點(diǎn)。 希望對(duì)您有所幫助!
高中物理靜電場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)
1.電荷守恒定律點(diǎn)電荷
自然界中只有兩種電荷,正電荷和負(fù)電荷。 電荷在同一周?chē)臻g中形成電場(chǎng)。 電荷之間的相互作用力通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生。 電荷量稱(chēng)為電量。 基本電荷e = 1.6*10^(-19)C。 帶電體的電荷等于元素電荷的整數(shù)倍(Q=ne)
給物體充電也稱(chēng)為帶電。 物體帶電有三種方式:①摩擦充電②接觸充電③感應(yīng)充電。
電荷既不能被創(chuàng)造也不能被消滅。 它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從身體的一個(gè)部位轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部位。 這稱(chēng)為電荷守恒定律。
當(dāng)帶電物體的形狀、大小和電荷分布對(duì)它們之間的相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí),這樣的帶電物體可以被視為帶電點(diǎn),稱(chēng)為點(diǎn)電荷。
2.庫(kù)侖定律
公式 F = KQ1Q2/r^2(真空中靜止的兩點(diǎn)電荷)
真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的力與其電荷的乘積成正比,與它們之間的距離的平方成反比。 力的方向在它們的連接線上。 比例常數(shù)K稱(chēng)為靜電力常數(shù)。 K = 9.0*10^9Nm^2/C^2。 (F:點(diǎn)電荷之間的力(N),Q1、Q2:兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷(C),r:兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離(m),方向在它們的連接線上,作用力和反作用力,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引)
庫(kù)侖定律的適用條件是(1)真空和(2)點(diǎn)電荷。 點(diǎn)電荷是物理學(xué)中的理想模型。 當(dāng)帶電體之間的距離遠(yuǎn)大于帶電體的線性度時(shí),可以使用庫(kù)侖定律,否則不能使用。
3.靜電場(chǎng)電場(chǎng)線
為了直觀地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)度和方向,在電場(chǎng)中繪制了一系列曲線。 曲線上各點(diǎn)的切線方向代表該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,曲線的密度代表電場(chǎng)的弱弱程度。
電場(chǎng)線的特點(diǎn):
(1)以正電荷(或無(wú)窮大)開(kāi)始,以負(fù)電荷(或無(wú)窮大)結(jié)束;
(2) 任意兩條電場(chǎng)線不相交。
電場(chǎng)線只能描述電場(chǎng)的方向并定性地描述電場(chǎng)的強(qiáng)度,而不能描述帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。 帶電粒子的軌跡由帶電粒子的外力和初速度的組合決定。
4. 電場(chǎng)強(qiáng)度 點(diǎn)電荷電場(chǎng)
電場(chǎng)最基本的屬性之一是其對(duì)其中電荷的電場(chǎng)力。 電場(chǎng)的這種特性用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述。 將測(cè)試電荷 q 放入電場(chǎng)中。 它所受到的電場(chǎng)力F與其所帶電荷量的比值F/q稱(chēng)為該位置的電場(chǎng)強(qiáng)度。 定義公式為E=F/q。 E是矢量,規(guī)定正電荷所施加的電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,負(fù)電荷所施加的電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反。該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。 (E:電場(chǎng)強(qiáng)度(N/C),為矢量,q:測(cè)試電荷量(C))
電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向由電場(chǎng)本身決定,是客觀存在的,與試驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)。 它與放入測(cè)試中的正電荷或負(fù)電荷或電荷量無(wú)關(guān)。 不能認(rèn)為E與F成正比,也不能認(rèn)為E與q成反比。
點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式為E=KQ/r^2(r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的數(shù)量(C))
需要區(qū)分場(chǎng)強(qiáng)E=F/q的定義和點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)E=KQ/r^2的計(jì)算公式。 前者適用于任何電場(chǎng),后者僅適用于真空(或空氣)中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)。 。
5、電勢(shì)能、電勢(shì)等位面
電勢(shì)能 由電場(chǎng)中電荷相對(duì)位置決定的能量稱(chēng)為電勢(shì)能。
電勢(shì)能是相對(duì)的,通常取無(wú)窮大或大地作為電勢(shì)能和零點(diǎn)。
由于電勢(shì)能是相對(duì)的,其實(shí)際應(yīng)用意義并不大。 經(jīng)常應(yīng)用的是電勢(shì)能的變化。 電場(chǎng)力對(duì)電荷確實(shí)做功,電荷的電勢(shì)能減慢得較小。 電荷克服電場(chǎng)力做功,電荷的電勢(shì)能增大。 電勢(shì)能的變化值等于電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功的值。 這往往是判斷電荷的電勢(shì)能如何變化的依據(jù)。 。 電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功計(jì)算公式:W=qU。 該公式適用于任何電場(chǎng)。 電場(chǎng)力所做的功與路徑無(wú)關(guān),并且由起始位置和終止位置之間的電勢(shì)差決定。
電勢(shì)是描述電場(chǎng)能量特性的物理量。 將測(cè)試電荷 q 放置在電場(chǎng)中的特定位置。 如果它具有電勢(shì)能ε,則比率ε/q稱(chēng)為該位置的電勢(shì)。
電勢(shì)也是相對(duì)的。 通常,距電場(chǎng)或大地?zé)o窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零(對(duì)于同一電場(chǎng),電勢(shì)能量與電勢(shì)零點(diǎn)選擇一致)。 選擇零電勢(shì)點(diǎn)后,我們可以得到正電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)為正,負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)為負(fù)。
由等電位的點(diǎn)組成的曲面稱(chēng)為等電位面。 等位面的特征:
等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力不起作用。
等勢(shì)面必須垂直于電場(chǎng)線,并且電場(chǎng)線總是從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。
規(guī)定:畫(huà)等勢(shì)面(或線)時(shí),相鄰兩個(gè)等勢(shì)面(或線)之間的電勢(shì)差相等。 這樣,等勢(shì)面(線)較密的地方場(chǎng)強(qiáng)較大,而等勢(shì)面(線)稀疏的地方場(chǎng)強(qiáng)較小。
6.電位差
電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差稱(chēng)為電勢(shì)差。 根據(jù)教材要求,電勢(shì)差取絕對(duì)值。 知道了電勢(shì)差的絕對(duì)值,要比較哪一點(diǎn)電勢(shì)更高,就需要判斷電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的正功還是負(fù)功,或者從這兩點(diǎn)在電荷上的位置來(lái)判斷電場(chǎng)線。
7、均勻電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系
場(chǎng)強(qiáng)的方向各處都相同,場(chǎng)強(qiáng)處處相同的區(qū)域稱(chēng)為均勻電場(chǎng)。 均勻電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是等距平行線。 兩塊平行的金屬板充上等量的不同電荷后,兩極之間除邊緣外,存在均勻的電場(chǎng)。
在均勻電場(chǎng)中,電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系為U=Ed,式中d為場(chǎng)強(qiáng)方向的距離(m)。
在均勻電場(chǎng)中,平行線段上的電勢(shì)差與線段的長(zhǎng)度成正比。
以上是本網(wǎng)小編整理的高中物理有關(guān)靜電場(chǎng)的全部知識(shí)點(diǎn)匯總。 希望對(duì)大家有幫助!
高中物理靜電場(chǎng)的同步練習(xí)
1.下列說(shuō)法正確的是( )
A. 點(diǎn)電荷是一種小的帶電物體。
B、點(diǎn)電荷是體積小、電荷少的帶電物體。
C.根據(jù)F=,想象當(dāng)r→0時(shí),F(xiàn)→∞
D.靜電力常數(shù)的值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的
答案:D
由分析可知,由點(diǎn)電荷的概念可知,A、B都是錯(cuò)誤的。 當(dāng)兩個(gè)電荷之間的距離r→0時(shí),兩個(gè)電荷就不能再被視為點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律不再適用,C是錯(cuò)誤的。 靜電力常數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的。 出來(lái)了,所以 D 項(xiàng)是正確的。 當(dāng)為0時(shí),兩個(gè)電荷不能再視為點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律不再適用,C是錯(cuò)誤的。 并且靜電力常數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的,因此D項(xiàng)是正確的。
2. 將兩個(gè)半徑為 R 的較大金屬球放置在絕緣臺(tái)上。 如果兩個(gè)球攜帶相同數(shù)量的電荷 Q,則它們之間的靜電力為 F1。 兩個(gè)球帶有等量的不同電荷 Q 和 -Q。 當(dāng)靜電力為F2時(shí),則( )
F2
B.F1
C.F1=F2 D.不確定
答案:B
分析:由于兩個(gè)金屬球較大且距離較近,電荷之間的相互作用力使電荷分布不均勻,因此不能簡(jiǎn)單地將兩個(gè)球視為點(diǎn)電荷。 當(dāng)它們帶有同一種電荷時(shí),兩個(gè)球的電荷在距離為 的距離上分布得更均勻。 當(dāng)它帶有不同種類(lèi)的電荷時(shí),距離越近則分布越多。 可見(jiàn),帶同種電荷的兩個(gè)球體的電荷中心之間的距離大于帶異種電荷的兩個(gè)球體的電荷中心之間的距離,因此有F1
3. 具有相同半徑的金屬球A和B具有相等的電荷q。 當(dāng)它們相距一定距離時(shí),兩個(gè)球之間的庫(kù)侖力為F?,F(xiàn)在讓第三個(gè)不帶電的金屬球C,與A和B相同,A和B接觸然后移開(kāi)。 此時(shí),A、B之間的相互作用力的大小可為( )
AF/8 BF/4 C.3F/8 D.3F/4
答案:交流電
分析:A、B之間的相互作用力為F,可能是斥力,也可能是吸引力。 如果A和B之間存在斥力,則A和B帶有等量的相同電荷。 經(jīng)過(guò)C運(yùn)算后,qA=q/2。qB=3q/4。 此時(shí),相互作用力F1=kqAqB/r2=3F/8。 C 是正確的。 如果 A 和 B 之間存在引力,則 A 和 B 帶有等量的不同電荷。 假設(shè)A帶有+q,B帶有-q,經(jīng)過(guò)運(yùn)算qA′=q/2,qB′=-q4,則A與B之間的相互作用力為F/8高中物理電場(chǎng),所以選項(xiàng)A也是正確的。
4、如圖1所示,三個(gè)相同的金屬球a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。 a和c帶正電,b帶負(fù)電,a與b的電荷量比例較小。 已知c受到a和b靜電力的合力可以用圖中的四個(gè)有向線段之一來(lái)表示。 它應(yīng)該是 ( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
答案:B
分析:根據(jù)“同電荷相斥,異電荷相吸”的規(guī)律,確定電荷c對(duì)a、b所施加的庫(kù)侖力的方向。 考慮到a的電荷量小于b的電荷量,F(xiàn)ac和Fbc的合力只能是F2,選項(xiàng)B正確。
5. 半徑為 R 的兩個(gè)相同的金屬球分別攜帶 q 和 -3q 的電荷。 當(dāng)兩球中心相距r=3R時(shí),兩球之間的相互作用力為F。如果兩球接觸后放回接觸位置,則兩球之間的相互作用力為( )
A. 等于 F B. 等于 13F
C. 大于 13F D. 小于 13F
答案:D
分析:當(dāng)兩個(gè)球接觸時(shí),電荷先被中和,然后均分,即兩個(gè)球的電荷均為-q。 事實(shí)證明,兩個(gè)球中心之間的距離為r=3R。 由于電荷之間存在引力,當(dāng)兩球的電荷視為存在點(diǎn)電荷時(shí),點(diǎn)電荷之間的距離r1
k3q2(3R)2=
r=3R,由庫(kù)侖定律可得 F′=
6、如圖2所示,三個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2、q3固定在一條直線上。 q2 和 q3 之間的距離是 q1 和 q2 之間距離的兩倍。 每個(gè)點(diǎn)電荷上的靜電合力為零,由此可以確定三個(gè)電荷的電荷量之比 q1:q2:q3 為 ()
A.(-9):4:(-36) B.9:4:36
C.(-3):2:(-6) D.3:2:6
答案:A
分析:靜電力對(duì)每個(gè)點(diǎn)電荷的合力為零。 根據(jù)“三點(diǎn)共線,兩大點(diǎn)小,兩同異”的公式,可以排除B、D選項(xiàng)。 考慮q2的平衡:r12∶r23=1:2,根據(jù)庫(kù)侖定律,可得q3=4q1; 考慮q1:r12:r13=1:3的平衡高中物理電場(chǎng),同樣可得q3=9q2,即q2=19q3=49q1,所以q1:q2:q3=1:49∶4=9∶4∶36。 考慮電性能后,應(yīng)為(-9):4:(-36)或9:(-4):36。只有A是正確的。
高中物理知識(shí)點(diǎn)
磁感應(yīng)
1、定義:磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的載流直導(dǎo)線所施加的磁場(chǎng)力與電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度l的乘積Il的比值稱(chēng)為磁感應(yīng)強(qiáng)度在載流導(dǎo)線上。
2. 定義:
3、單位:特斯拉(T),1T=1N/Am
4、磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,其方向就是相應(yīng)磁場(chǎng)的方向。
5、物理意義:磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)本身機(jī)械特性的物理量,與直通電導(dǎo)線的電流強(qiáng)度或?qū)Ь€長(zhǎng)度等因素?zé)o關(guān)。
6、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可用磁感應(yīng)線的密度來(lái)表示。 規(guī)定垂直于磁場(chǎng)方向的1m2面積內(nèi)的磁感應(yīng)線數(shù)量與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一致。
7、磁場(chǎng)均勻
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相等的磁場(chǎng)稱(chēng)為均勻磁場(chǎng)。
(2)均勻磁場(chǎng)的磁力線是一組均勻且平行的直線。
磁通量
1、定義:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積稱(chēng)為通過(guò)該表面的磁通量。
2、定義公式: φ=BS(B與S互相垂直) φ=BScosθ(θ為B與S夾角)
3.單位:韋伯(Wb)
4、物理意義:表示磁場(chǎng)中通過(guò)某一表面的磁感應(yīng)線的數(shù)量。
5.B=φ/S,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度也稱(chēng)為磁通密度。
安培力
1.磁場(chǎng)對(duì)電流施加的力稱(chēng)為安培力
2、安培力大小
安培力的大小等于電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和I、B夾角的正弦sinθ的乘積,即F=θ。
注:該公式僅適用于均勻磁場(chǎng)。
3. 安培力的方向
安培力的方向可以使用左手定則確定。
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