1. 電荷與電荷守恒定律
1. 基本電荷、點電荷
(1)基本電荷:e=1.6×10-19C。一切帶電體的電荷都是基本電荷的整數倍。質子、正電子的電荷與基本電荷相同。
(2)點電荷:當帶電體本身的尺寸、形狀對所研究的問題影響不大時,帶電體可看作是點電荷。
2.靜電場
(1)定義:存在于電荷周圍,能傳遞電荷間相互作用的特殊物質。
(2)基本性質:對置于其中的電荷有強烈的影響。
3. 電荷守恒定律
(1)內容:電荷既不能產生點電荷電勢公式,也不能消滅,只能從一個物體轉移到另一個物體,或從一個物體的一部分轉移到另一個物體。在轉移過程中,電荷總量不變。
(2)充電方式:摩擦充電、接觸充電、感應充電。
(3)電荷的本質:物體帶電的本質是電子的得與失。
2.庫侖定律
1. 內容:真空中兩個靜止點電荷間的相互作用力與它們電荷的乘積成正比,與它們距離的平方成反比,力的方向在它們連線上。
2.表達:
其中,k=9.0×10 9N·m 2 /C2,稱為靜電力常數。
3、適用條件:真空中的點電荷。
3.電場強度與點電荷場強度
1.定義:電場中某一點電荷所受電力F與其電荷q之比。
2.定義:
3、點電荷的電場強度:真空中點電荷形成的電場中某一點的電場強度:
4.方向:電場中某一點正電荷所受電力的方向,定義為該點電場強度的方向。
5.電場強度的疊加:電場中某一點的電場強度是該點各點電荷產生的電場強度的矢量和,且遵循平行四邊形規律。
4. 電場線
1、定義:為了形象地描述電場中各點電場的強度和方向,在電場中畫出一些曲線,曲線上各點切線的方向與該點電場強度的方向一致,曲線的疏密表示電場的強弱。
2. 特點
① 電場線始自正電荷或無窮遠處,終止于無窮遠處或負電荷。
②電場線彼此不相交、不相切,電場不能被認為是電荷在電場中運動的軌跡。
③ 在同一幅圖中,場強處電場線較密,場強處電場線較稀疏。
5. 均勻電場
電場中各點電場強度大小相等,方向相等,均勻電場的電場線是等間距的平行線。
6.電勢能與電勢
1.電勢能
(1)電場力做功的特點:
電場力所作的功與路徑無關,只與起始和終止位置有關。
(2)電勢能
①定義:電荷與重力勢能一樣,在電場中也具有勢能,這種勢能稱為電勢能。在確定了零勢能點后,電荷在某一點的電勢能等于它從該點移動到零勢能位置時,靜電力所作的功。不同的電荷在同一點的電勢能不同:
②電場力所作的功與電勢能變化量的關系:電場力所作的功等于電勢能減少量的功,即
WAB=EpA-EpB=-ΔEp=
2. 電勢
(1)定義:電場中某點測試電荷的勢能Ep與其電荷q之比。
(2)定義:
(3)矢量性:電位是一個標量,可以是正數,也可以是負數,它的正(負)值表示該點電位高于(低于)零電位。
(4)相對性:電位是相對的,同一點的電位會因零電位點的選擇而不同。
【關鍵】
某點的電位大小與零電位點的選取有關,通常取無窮遠處或大地的電位為零。
3. 等勢面
(1)定義:在電場中,由具有相同電勢的點構成的面。
(二)四大特點
① 等勢面必須垂直于電場線。
② 在同一等勢面上移動電荷時,電場力不做功。
③ 電場線的方向總是從電位高的等勢面指向電位低的等勢面。
④等勢面越密集,電場強度越大點電荷電勢公式,反之亦然。
7. 勢差
1.定義:電荷在電場中從A點移動到B點時,電場力所作的功與移動電荷量的比值。
2.定義:UAB=
3、電位差與電勢的關系:UAB=φA-φB,UAB=-UBA。
8.均勻電場中電位差與電場強度的關系
1.電位差與電場強度的關系
均勻電場中兩點間的電位差等于電場強度與沿電場線方向兩點間距離的乘積,即U=Ed,也可以寫成
2、公式U=Ed的適用范圍:均勻電場。
9.常見電容器 電容器電壓、電荷與電容量的關系
1. 常見電容
(1)組成:由兩根互相絕緣、互相靠近的導體所構成。
(2)電荷:極板所帶電荷的絕對值。
(3)電容器的充電和放電
充電:電容器充電的過程。充電后,電容器的兩個極板上帶有等量的相反電荷,電場能量被存儲在電容器中。
放電:使帶電電容器失去電荷的過程。在放電過程中,電場能量被轉換成其他形式的能量。
2. 電容器
(1)定義:電容器所帶電荷Q與電容器兩極板間電位差U之比。
(2)定義:
(3)物理含義:表示電容器保持電荷能力的物理量。
(4)單位:法拉(F)1 F = 10 6 μF = 10 12 pF
3.平行板電容器
(1)影響因素:平行板電容器的電容量與極板面積成正比,與電介質的相對介電常數成正比,與極板間的距離成反比。
(2)確定公式:k為靜電力常數。
10. 靜電平衡導體
1. 對于處于靜電平衡狀態的導體,其內部總場強處處為零。
2.對于處于靜電平衡狀態的導體,其表面附近任一點的電場方向均垂直于該點的表面。
3、處于靜電平衡的導體為等勢體,其表面為等勢面。
4、靜電平衡時,導體內部不帶電荷,電荷只分布在導體外表面。
5、導體表面,越尖的地方,電荷密度越大,凹陷處幾乎沒有電荷。
11. 尖端放電
導體尖端的電荷密度很大,附近的電場很強,能使周圍的氣體分子發生電離。與尖端電荷帶相反電荷的離子在電場作用下沖向尖端,中和了尖端電荷,相當于使導體尖端失去電荷。這種現象叫尖端放電。例如高壓線周圍的“光環”就是尖端放電現象。避雷針做成蒲公英形狀。高壓設備應盡量做成光滑的。
12.靜電屏蔽
空心導體或金屬網在電場中處處合成場強為零,可以屏蔽外界電場,使內部不受外界電場的影響,這就是靜電屏蔽。例如電器儀器的外殼往往是金屬的,三根高壓線上面還有兩根導線與地相連,這些都是靜電屏蔽在生活中的應用。
13. 帶電粒子在電場中的運動
1. 研究對象分類
(1)基本粒子和各種離子:如電子、質子、α粒子等,由于它們的質量很小,受到的引力比電場力小得多貝語網校,可以忽略不計。
(2)帶電粒子或微小顆粒,例如灰塵、液滴、小球等,具有很大的質量,一般情況下其引力不能忽略。
2. 帶電粒子在電場中的加速直線運動
1.若質點做勻速運動,可用動力學方法求解,即先計算加速度
然后利用運動學公式計算速度。
(2)從能量角度分析:外力合力對粒子所作的功,等于帶電粒子動能的增量。即:
該公式適用于非均勻電場和非線性運動。
對于多級加速器,利用兩個金屬圓柱體之間的電場進行加速。
3. 帶電粒子在電場中的偏轉(垂直于電場注入)
(1)運動狀態分析:粒子受恒定電場力的作用,在場中作勻加速曲線運動。
(2)處理方法:采用準拋物運動的方法進行分析處理(運動分解)。
假設粒子帶電荷為q,質量為m,如圖所示。
(U偏、U加分別表示加速電場電壓、偏轉電場電壓)
當帶電粒子從平板中心線射入均勻電場時,其出射時速度方向的反延長線與入射線中點相交,因此橫向位移距離也可表示為:
14.示波器原理
(1)結構:電子槍、偏轉電極、熒光屏
(二)工作原理
如果偏轉電極之間不加電壓,電子槍發射的電子就會以直線撞擊熒光屏的中心,在屏幕上產生亮點。
施加在YY'上的是需要顯示的信號電壓U,屏幕上產生的垂直偏移y'與U成比例。
加在XX'上的鋸齒波電壓稱為掃描電壓。
當掃描電壓與信號電壓的周期相同時,熒光屏上就會出現穩定的波形。