最全的高中物理電場線等勢面圖像

1、靜電場模型一、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1、深刻理解庫侖定律和電荷守恒定律。（1）庫侖定律：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。即：lkq1q2、9、，2, 2F二 ；2 其中k為靜電力常量，k=9.0 X 10 9Nm/c2 r成立條件：真空中（空氣中也近似成立），點(diǎn)電荷。即帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響可以忽 略不計(jì)。（這一點(diǎn)與萬有引力很相似，但又有不同：對(duì)質(zhì)量均勻分布的球，無論兩球相距多近，r都等于球心距； 而對(duì)帶電導(dǎo)體球，距離近了以后，電荷會(huì)重新分布，不能再用球心間距代替r）。（2）電荷守恒定律：系統(tǒng)與外界無電

2、荷交換時(shí)，系統(tǒng)的電荷代數(shù)和守恒。2、深刻理解電場的力性質(zhì)。電場的最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用。電場強(qiáng)度E是描述電場的力的性質(zhì)的物理量。定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)。E =F 這是電場強(qiáng)度的定義式，適用于任何電場。其中的q為試探電荷（以前稱為檢驗(yàn)電荷），是電荷q量很小的點(diǎn)電荷（可正可負(fù)）。電場強(qiáng)度是矢量，規(guī)定其方向與正電荷在該點(diǎn)受的電場力方向相同。kQ點(diǎn)電荷周圍的場強(qiáng)公式是：E = 不，其中Q是產(chǎn)生該電場的電荷，叫場源電荷。r勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)公式是：E =U，其中d是沿電場線方向上的距離。d3、深刻理解電場的能性質(zhì)。（1）電

3、勢小：是描述電場能的性質(zhì)的物理量。電勢定義為小=且，是一個(gè)沒有方向意義的物理量，電勢有高低之分，按規(guī)定：正電荷在電場中某點(diǎn)具q有的電勢能越大，該點(diǎn)電勢越高。電勢的值與零電勢的選取有關(guān)，通常取離電場無窮遠(yuǎn)處電勢為零；實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為零。當(dāng)存在幾個(gè) 場源”時(shí)，某處合電場的電勢為各 場源”在此處電場的電勢的代數(shù)和 。電勢差，A、B間電勢差LAb=5 a-b；B、A間電勢差113A=Ba,顯然Uab=-Uba,電勢差的值與零電勢的選取 無關(guān)。（2）電勢能：電荷在電場中由電荷和電場的相對(duì)位置所決定的能，它具有相對(duì)性，即電勢能的零點(diǎn)選取具有任意性；系統(tǒng)性，即電勢能是電荷與電場所共有。電勢能可用E=

4、q計(jì)算。由于電荷有正、負(fù)、電勢也有正、負(fù)（分別表示高于和低于零電勢），故用E=q計(jì)算電勢能時(shí)，需帶符號(hào)運(yùn)算。（3）電場線的特點(diǎn)：始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)），終于負(fù)電荷（或無窮遠(yuǎn)）；不相交，不閉合；不能穿過處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體。（4）電場線、場強(qiáng)、電勢、等勢面的相互關(guān)系。電場線與場強(qiáng)的關(guān)系；電場線越密的地方表示場強(qiáng)越大，電場線上每一點(diǎn)的切線方向 表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向。電場線與電勢的關(guān)系：沿著電場線方向，電勢越來越低；電場線與等勢面的關(guān)系：電場線越密的地方等差等勢面也越密，電場線與通過該處的等勢面垂直；場強(qiáng)與電勢無直接關(guān)系：場強(qiáng)大 （或?。┑牡胤诫妱莶灰欢ù螅ɑ蛐。?，零電勢可由人為選取，而場強(qiáng)是否 為

5、零則由電場本身決定；場強(qiáng)與等勢面的關(guān)系：場強(qiáng)方向與通過該處的等勢面垂直且由高電勢指向低電勢，等差等勢面越密的地 方表示場強(qiáng)越大。4.掌握電場力做功計(jì)算方法（1）電場力做功與電荷電勢能的變化的關(guān)系。電場力對(duì)電荷做正功時(shí)，電荷電勢能減少；電場力對(duì)電荷做負(fù)功時(shí)，電荷電勢能增加，電勢能增加或減少的數(shù)值等于電場力做功的數(shù)值。（2）電場力做功的特點(diǎn)電荷在電場中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，它的電勢能的變化量是確定的，因而移動(dòng)電荷做功的值也是確定的，所以，電場力移動(dòng)電荷所做的功，與移動(dòng)的路徑無關(guān)，僅與始末位置的電勢差有關(guān)，這與重力做功十分相似。（3）計(jì)算方法由功的定義式W=F s來計(jì)算，但在中學(xué)階段，限于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，要求

6、式中F為恒力才行，所以，這個(gè)方法有局限性，僅在勻強(qiáng)電場中使用。用結(jié)論 電場力做功等于電荷電勢能增量的負(fù)值”來計(jì)算，即W=-AE電，已知電荷電勢能的值時(shí)求電場力的功比較方便。用W=qU來計(jì)算，此時(shí)，一般又有兩個(gè)方案：一是嚴(yán)格帶符號(hào)運(yùn)算，q和5均考虛正和負(fù)，所彳IW勺正、 負(fù)直接表明電場力做功的正、負(fù)；二是只取絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算，所得W只是功的數(shù)值，至于做正功還是負(fù)功 ？可用力學(xué)知識(shí)判定。5 .深刻理解電場中導(dǎo)體靜電平衡條件。把導(dǎo)體放入電場時(shí)，導(dǎo)體的電荷將出現(xiàn)重新分布，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加場強(qiáng)E附和原場強(qiáng)E原在導(dǎo)體內(nèi)部疊加為零時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。孤立的帶電體和處于電場中的感

7、應(yīng)導(dǎo)體，處于靜電平衡時(shí)，其特征：（1）導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，沒有電場線 （疊加后的）；（2）整個(gè)導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面；（3）導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直，表面場強(qiáng)不一定為零；（4）對(duì)孤立導(dǎo)體，凈電荷分布在外表面。處理靜電平衡問題的方法：（1）直接用靜電平衡的特征進(jìn)行分析；（2）畫出電場中電場線，進(jìn)而分析電荷在電場力作用下移動(dòng)情況。注意兩點(diǎn)：（1）用導(dǎo)線接地或用手觸摸導(dǎo)體可把導(dǎo)體和地球看成一個(gè)大導(dǎo)體。（2） 一般取無窮遠(yuǎn)和地球的電勢為零。6 .深刻理解電容器電容概念電容器的電容C=Q/U=Q/U,此式為定義式，適用于任何電容器。平行板電容器的電容的決定式為SC=.對(duì)平行板電容器有關(guān)的

8、Q E、U、C勺討論要熟記兩種情況：（1）若兩極保持與電源相連，則兩極板間4 二 kd電壓U不變；（2）若充電后斷開電源，則帶電量 忘變。7.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)（1）帶電粒子在電場中加速當(dāng)電荷量為q、質(zhì)量為m、初速度為v0的帶電粒子經(jīng)電壓 U加速后，速度變?yōu)関t,由動(dòng)能定理得：qU=mvt2-1mv02.若 Vo = O,則有 vt=、/辿， 這個(gè)關(guān)系式對(duì)任意靜電場都是適用的.對(duì)于帶電粒子在電場中的加速 2: m問題，應(yīng)突出動(dòng)能定理的應(yīng)用.（2）.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)A:qUi = ；mvi2設(shè)兩平行金屬板間的電壓為U2,板間距離為d,板長為L.B;帶電粒子進(jìn)入兩板間后粒子在垂直于電

9、場的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：vx= vi, L= vit粒子在平行于電場的方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有:qE qU2m md1 2_vy=at> y=/at > a=/2 一 2側(cè)移距離y/t2=黯2C:帶電粒子離開極板時(shí)軌跡方程為：y= Ux-（與m、q無關(guān)）4dU i偏轉(zhuǎn)角度 小的正切值tan產(chǎn)包=qUL2 = 舞vi mdvi 2dUi若在偏轉(zhuǎn)極板右側(cè) D距離處有一豎立的屏， 在求電子射到屏上的側(cè)移距離時(shí)有一個(gè)很有用的推論，即：所有離開偏轉(zhuǎn)電場的運(yùn)動(dòng)電荷好像都是從極板的中心沿中心與射出點(diǎn)的連線射出的.這樣很容易得到電荷在屏上的側(cè) 移距離 y' = (D +

10、 )tan <j).結(jié)論：不論帶電粒子的 m、q如何，在同一電場中由靜止加速后，再進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們飛出時(shí)的側(cè)移和偏轉(zhuǎn) 角是相同的（即它們的運(yùn)動(dòng)軌跡相同）出場速度的反向延長線跟入射速度相交于O點(diǎn)，粒子好象從中心點(diǎn)射出一樣 （即b = y = L）tan：2連線中垂線上兩電荷連線上連線中垂線上9點(diǎn)電荷與接地 金屬板間的電 場及等勢而平行金屬板間的勻強(qiáng)電場及等勢而*N雙電荷場強(qiáng)分布圖雙電荷電勢分布圖由+4q和一q兩電荷組成了電荷系統(tǒng)，其電場線分布如圖所示，圖中的N點(diǎn)被稱為中性點(diǎn)，沒有任何電場線可以到達(dá)或始于這個(gè)點(diǎn)，P、Q是同一條電場線上的兩點(diǎn)張懷華繪的不等量舁號(hào)有電荷電場的電力線位于起方形四翕E的-+小廣。四十點(diǎn)電荷的電場的電力凝二.典型題型1 .庫侖