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高中物理靜電場講義:電荷守恒與庫侖定律詳解,電磁學入門必看

2025-11-18 09:11:41教育資訊0

高中物理所編寫的簡明講義當中的靜電場部分,其中的一、靜電場的基本概念里的(一)電荷與電荷守恒定律aFl物理好資源網(原物理ok網)

在我們所生活的這個世界當中,電荷屬于一種基本的物理量,自然界里僅僅存在兩種電荷,分別是正電荷以及負電荷,借助絲綢摩擦過的玻璃棒會帶上正電荷,通過毛皮摩擦過的橡膠棒能夠帶上負電荷,電荷的數量被稱作電荷量,其單位是庫侖,簡稱為庫,符號是C 。aFl物理好資源網(原物理ok網)

高中物理電場力切線aFl物理好資源網(原物理ok網)

電荷根本不會被創生出來,也絕對不會被消滅掉,它僅僅能夠從一個物體往另一個物體上轉移,又或者是從物體的一部分朝著另一部分去轉移;在這個轉移進程當中,電荷的總量始終維持不變,這便是電荷守恒定律。這恰似一個處于封閉狀態的系統里面,物資的總數是固定不變的,只是于不同的地方開展分配罷了。aFl物理好資源網(原物理ok網)

(二)庫侖定律aFl物理好資源網(原物理ok網)

相互作用力存在于電荷之間,法國物理學家庫侖借助實驗研究,歸納出真空中兩個靜止點電荷之間相互作用力的規律,此規律被稱作庫侖定律。aFl物理好資源網(原物理ok網)

在真空中,存在著兩個處于靜止狀態的點電荷,它們之間存在相互作用力,此相互作用力會與它們電荷量的乘積呈現出成正比的關系,并且會與它們距離的二次方呈現出成反比的關系,作用力的方向處于它們的連線上,其公式是(F = kfrac{}{r^2}),當中的k是靜電力常量,k的值為9.0×10^9N·m^2/C^2。點電荷是一種理想化的物理模型,帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略不計,在這種情況下,這樣的帶電體就可以看作點電荷。aFl物理好資源網(原物理ok網)

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二、電場的描述(一)電場aFl物理好資源網(原物理ok網)

電荷的周圍,存在著一種特殊物質,它被稱作電場。只要有電荷存在,那么在電荷的周圍,就會存在電場。電場具備的基本性質,是對放入其中的電荷,有力的作用,而這種力被叫做電場力。aFl物理好資源網(原物理ok網)

(二)電場強度aFl物理好資源網(原物理ok網)

為了對電場的強弱以及方向予以描述,我們引入了電場強度這樣一個物理量,放入電場里某點的電荷所受到的電場力(F),跟它的電荷量(q)的比值,被稱作該點的電場強度高中物理電場力切線,簡稱為場強,用(E)來表示,其公式為(E = F/q),單位是牛每庫,符號是(N/C),電場強度屬于矢量,規定正電荷于電場中某點所受到電場力的方向,為該點電場強度的方向。aFl物理好資源網(原物理ok網)

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要是場源電荷屬于點電荷 (Q),于距離 (Q) 為 (r) 的地方存在的電場強度 (E = kfrac{Q}{r^2}),電場強度是電場自身所具備的性質,和置入的試探電荷沒有關聯,有此關聯了算是和誰有關聯呢,和試探電荷有關聯嗎,不是的,和放入的那個試探電荷無關,是與放入的試探電荷無關呀 。aFl物理好資源網(原物理ok網)

(三)電場線aFl物理好資源網(原物理ok網)

我們為了能夠形象地去描述電場,從而引入了電場線的概念,電場線是一條條被畫在電場中的、帶有方向的曲線,曲線上每一點的切線方向用來表示該點的電場強度方向,電場線的疏密程度體現電場的強弱,電場線越密的地方,電場強度越大 。aFl物理好資源網(原物理ok網)

電場線具備這樣一些特點,電場線是從正的電荷或者無限遠的地方出發,然后終止于無限遠或者負的電荷那里,任意的兩條電場線都不會相交。常見的電場線分布情形是,正的點電荷的電場線是把正的點電荷當作中心朝著四周進行輻射的直線,負的點電荷的電場線是從四周朝著負的點電荷的直線,等量同種電荷以及等量異種電荷的電場線分布顯得更為復雜,然而都是能夠借助電場線的基本性質去理解以及分析的。aFl物理好資源網(原物理ok網)

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三、電勢能與電勢(一)電勢能aFl物理好資源網(原物理ok網)

電荷于電場當中所具備的勢能稱作電勢能,其以 (E_p) 進行表示。在電場力做功跟電勢能變化之間存在這樣的關系:當電場力做正功時,電勢能會減少;當電場力做負功時,電勢能會增加。電場力做功的數量等于電勢能的變化量,也就是 (W_{AB}=E_{pA}-E_{pB})。aFl物理好資源網(原物理ok網)

(二)電勢aFl物理好資源網(原物理ok網)

電場里某點處電荷的電勢能,跟此電荷電荷量的比值,被稱作該點的電勢,用()進行表示,其公式為(=frac{E_p}{q}),單位是伏特,簡稱為伏,符號是(V),電勢屬于標量,僅有大小,不存在方向,電勢的高低跟零電勢點的選取有關系,通常選取無限遠處或者大地的電勢當作零,沿著電場線的方向起步網校,電勢會逐漸降低。aFl物理好資源網(原物理ok網)

(三)等勢面aFl物理好資源網(原物理ok網)

電場里頭,電勢相等的那些點所構成的那個面,被稱作等勢面,等勢面具備如下這些特點,等勢面必然跟電場線相互垂直,意思就是跟場強的方向呈垂直狀態,電場線始終是從電勢高的等勢面朝著電勢低的等勢面去指向,任意的兩個等勢面都不會出現相交的情況,等差等勢面越密集的地方電場強度就越大。aFl物理好資源網(原物理ok網)

四、電勢差aFl物理好資源網(原物理ok網)

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電場之中,兩點之間電勢的差值,被稱作電勢差,它另外還有個叫法是電壓,該電壓用 (U_{AB}) 來進行表示,(U_{AB}= - ) 。電勢差歸屬于標量范籌高中物理電場力切線,不過它存在著正負的區分,(U_{AB}=-U_{BA}) 。aFl物理好資源網(原物理ok網)

電場力所做的功和電勢差之間的關系呈現為 (W_{AB}=qU_{AB}) ,此公式在處理電場里電荷運動相關問題之際極為關鍵,它把電場力做的功與電勢差以及電荷量聯結在了一塊兒,使得三者之間有了關聯。aFl物理好資源網(原物理ok網)

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五、電容器與電容(一)電容器aFl物理好資源網(原物理ok網)

儲存電荷的裝置是電容器,它的構成是由兩個彼此絕緣且相距很近的導體,這兩個導體被稱作電容器的兩極。當電容器的兩個極板跟電源相連時,兩個極板會分別帶上等量的異種電荷,此過程叫做充電。充電后的電容器失去電荷的過程被叫做放電 。aFl物理好資源網(原物理ok網)

(二)電容aFl物理好資源網(原物理ok網)

被稱為電容器電容的,是電容器所帶電荷量(Q)跟電容器兩極板間電勢差(U)相除的商并以(C)表示,其公式為(C = Q / U),單位是法拉,簡稱為法,符號是(F)。電容作為表明電容器容納電荷能力的物理量,由電容器自身結構所決定,跟電容器所擁有電荷量以及兩極板間的電勢差沒有關聯。aFl物理好資源網(原物理ok網)

有一種電容器較為常見,它被稱作平行板電容器,其電容的計算方式為,電容等于四乘以圓周率乘以靜電力常量再乘以兩極板間距離的商,這里面,有一個量,它是電介質的相對介電常數,還有一個量,它是兩極板的正對面積,另外還有一個量,它是兩極板間的距離。aFl物理好資源網(原物理ok網)

高中物理里,靜電場這部分知識占據著重要位置,它為咱們理解電磁學其余知識搭建了基礎。于學習進程中,得著重對基本概念予以理解,把控好各個物理量間的關聯,多借助練習來加深對知識的運用以及掌握。aFl物理好資源網(原物理ok網)

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