電荷和電場(chǎng)的基本概念

電荷和電場(chǎng)的基本概念靜電荷：物體由于得失電子而產(chǎn)生的電荷。電荷量：電荷的多少，單位為庫(kù)侖（C）。正電荷：失去電子的物體所帶的電荷，例如：橡膠棒、玻璃棒。負(fù)電荷：得到電子的物體所帶的電荷，例如：絲綢、鉛筆芯。電荷守恒定律：電荷不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，只會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。電場(chǎng)：電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)，它對(duì)放入其中的電荷有力的作用。電場(chǎng)強(qiáng)度：描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，單位為牛頓/庫(kù)侖（N/C）。電場(chǎng)線：用來表示電場(chǎng)分布的線條，從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷。電場(chǎng)疊加原理：兩個(gè)或多個(gè)電場(chǎng)共同作用于一個(gè)點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)電場(chǎng)單獨(dú)作用于該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。三、電場(chǎng)的基本性質(zhì)電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，力的方向與電荷的電性有關(guān)。電場(chǎng)線的分布可以形象地表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)越強(qiáng)；電場(chǎng)線越稀，電場(chǎng)越弱。電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，指向負(fù)電荷，不閉合，不相交。電勢(shì)：描述電場(chǎng)在某一點(diǎn)上的勢(shì)能狀態(tài)的物理量，單位為伏特（V）。電勢(shì)差：兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，單位為伏特（V）。電勢(shì)能：電荷在電場(chǎng)中由于位置的改變而具有的勢(shì)能。等勢(shì)面：電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面，沿著等勢(shì)面移動(dòng)電荷，電勢(shì)能不變。五、靜電力和電場(chǎng)力靜電力：電荷之間的相互作用力，特點(diǎn)：作用在兩個(gè)電荷之間，與電荷的形狀、大小無關(guān)。電場(chǎng)力：電荷在電場(chǎng)中受到的力，特點(diǎn)：作用在單個(gè)電荷上，與電荷的形狀、大小有關(guān)。電容：描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，單位為法拉（F）。電容器：能夠儲(chǔ)存電荷的裝置，例如：電瓶、電容器。電容的決定式：C=Q/U，其中C為電容，Q為電容器所帶的電荷量，U為電容器的電勢(shì)差。七、電勢(shì)能和電場(chǎng)力做功電勢(shì)能的改變：電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)，電勢(shì)能發(fā)生變化，取決于電荷的電性和電場(chǎng)的方向。電場(chǎng)力做功：電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，取決于電荷的初末位置和電場(chǎng)的方向。八、電場(chǎng)的應(yīng)用靜電現(xiàn)象：摩擦起電、靜電感應(yīng)等。電場(chǎng)lines的應(yīng)用：電場(chǎng)線分布圖可以幫助我們直觀地了解電場(chǎng)的分布和勢(shì)能狀態(tài)。電容器：在電路中儲(chǔ)存電能、濾波、耦合等。電場(chǎng)測(cè)量：電場(chǎng)傳感器、電場(chǎng)探棒等設(shè)備可以測(cè)量電場(chǎng)的強(qiáng)度和分布。習(xí)題及方法：習(xí)題1：一個(gè)絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，與一個(gè)橡膠棒接觸后，橡膠棒帶何種電荷？解題方法：根據(jù)電荷守恒定律，電荷不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，只會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，說明玻璃棒失去了電子，與橡膠棒接觸后，電子從橡膠棒轉(zhuǎn)移到玻璃棒，因此橡膠棒帶負(fù)電。習(xí)題2：等量正電荷和等量負(fù)電荷相互吸引，若將它們靠近，電場(chǎng)線的分布如何？解題方法：等量正電荷和等量負(fù)電荷相互吸引，靠近時(shí)，電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，指向負(fù)電荷。由于電荷量相等，電場(chǎng)線疏密相同，故電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)，指向負(fù)電荷，疏密相同。習(xí)題3：電場(chǎng)強(qiáng)度為2N/C的電場(chǎng)中，放入一個(gè)帶1C電荷的點(diǎn)電荷，該點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力大小為多少？解題方法：根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，電場(chǎng)力F=qE，其中q為電荷量，E為電場(chǎng)強(qiáng)度。將已知數(shù)據(jù)代入公式，得到F=1C×2N/C=2N。因此，該點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力大小為2N。習(xí)題4：電場(chǎng)線的分布可以形象地表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，若某處電場(chǎng)線密集，說明該處電場(chǎng)（）A.強(qiáng)度大B.強(qiáng)度小C.方向不變D.方向變化解題方法：電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)越強(qiáng)。因此，若某處電場(chǎng)線密集，說明該處電場(chǎng)強(qiáng)度大。選項(xiàng)A正確。三、電場(chǎng)的基本性質(zhì)習(xí)題5：一個(gè)正電荷在電場(chǎng)中受到的力向右，若將該電荷向左移動(dòng)相同的距離，電勢(shì)能的變化是多少？解題方法：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用，力的方向與電荷的電性有關(guān)。正電荷在電場(chǎng)中受到的力向右，說明電場(chǎng)方向向右。若將正電荷向左移動(dòng)相同的距離，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。具體增加的量需要根據(jù)電場(chǎng)力做功的公式W=qU計(jì)算，其中W為功，q為電荷量，U為電勢(shì)差。由于題目沒有給出電勢(shì)差的具體數(shù)值，無法計(jì)算電勢(shì)能的具體變化。習(xí)題6：在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電勢(shì)能的變化情況是？解題方法：等勢(shì)面表示電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面，沿著等勢(shì)面移動(dòng)電荷，電勢(shì)能不變。因此，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電勢(shì)能不發(fā)生變化。四、電場(chǎng)疊加原理習(xí)題7：有兩個(gè)電場(chǎng)E1和E2，E1=2N/C，E2=3N/C，若將一個(gè)帶1C電荷的點(diǎn)電荷放入這兩個(gè)電場(chǎng)的共同作用區(qū)域，求該點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力大小。解題方法：根據(jù)電場(chǎng)疊加原理，兩個(gè)電場(chǎng)共同作用于一個(gè)點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)電場(chǎng)單獨(dú)作用于該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。因此，該點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力大小為F=q(E1+E2)=1C×(2N/C+3N/C)=5N。五、電勢(shì)和電勢(shì)差習(xí)題8：一個(gè)電容器兩端的電勢(shì)差為10V，若電容器所帶的電荷量為2C，求電容的大小。解題方法：根據(jù)電容的定義式C=Q/U，其中C為電容，Q為電容器所帶的電荷量，U為電容器的電勢(shì)差。將已知數(shù)據(jù)代入公式，得到C=2C/10V=0.2F。因此，電容的大小為0.2法拉。六、電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能習(xí)題9：一個(gè)正電荷在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度為4N/C，電荷量為2C，求電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功。解題方法：根據(jù)電場(chǎng)力做功的公式W=qU，其中W其他相關(guān)知識(shí)及習(xí)題：一、庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律是描述靜電力與電荷量之間關(guān)系的基本定律，其表達(dá)式為：F=kq1q2/r2，其中F為靜電力，k為庫(kù)侖常數(shù)（k=8.99×109N·m2/C2），q1和q2分別為兩個(gè)電荷的電荷量，r為兩個(gè)電荷之間的距離。習(xí)題10：兩個(gè)點(diǎn)電荷分別為3μC和5μC，相距10cm，求它們之間的靜電力。解題方法：代入庫(kù)侖定律公式，注意單位轉(zhuǎn)換（1μC=10-6C），得到F=8.99×109N·m2/C2*3×10^-6C*5×10^-6C/(0.1m)^2=1.3485×10^3N。二、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)差U之間有如下關(guān)系：E=U/d，其中d為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)間的距離。習(xí)題11：在電場(chǎng)中，一點(diǎn)電勢(shì)為100V，距離該點(diǎn)1m處的電勢(shì)為50V，求該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。解題方法：代入上述公式，得到E=(50V-100V)/1m=-50V/m。注意電場(chǎng)強(qiáng)度的方向由電勢(shì)高的地方指向電勢(shì)低的地方。三、電容器的充電與放電電容器充電時(shí)，正電荷從電源轉(zhuǎn)移到電容器的一個(gè)板，而負(fù)電荷從另一個(gè)板轉(zhuǎn)移到電源。電容器放電時(shí)，儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。習(xí)題12：一個(gè)電容器充電后，兩板間的電勢(shì)差為20V，若電容器的電容為5μF，求電容器儲(chǔ)存的電能。解題方法：電能E=1/2CU2，代入數(shù)據(jù)得到E=1/25×10^-6F(20V)2=0.02J。四、電場(chǎng)線的分布特征電場(chǎng)線的分布特征可以揭示電場(chǎng)的性質(zhì)。例如，從正電荷出發(fā)指向負(fù)電荷的電場(chǎng)線表示電場(chǎng)力的方向。習(xí)題13：畫出點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)線分布圖，并標(biāo)出電場(chǎng)力的方向。解題方法：對(duì)于一個(gè)正點(diǎn)電荷，電場(chǎng)線從無窮遠(yuǎn)指向電荷，呈放射狀；對(duì)于一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷，電場(chǎng)線從電荷指向無窮遠(yuǎn)，呈匯聚狀。電場(chǎng)力的方向由正電荷指向負(fù)電荷。五、電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)系電場(chǎng)和磁場(chǎng)是電磁場(chǎng)的兩個(gè)方面。在某些情況下，例如在電荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)會(huì)相互轉(zhuǎn)換。習(xí)題14：一個(gè)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，求粒子所受的電場(chǎng)力。解題方法：當(dāng)粒子速度v與磁場(chǎng)B垂直時(shí)，粒子所受的洛倫茲力F=qvB，這個(gè)力提供了粒子做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，即F=mv^2/r，解得v=qB*r/m。六、電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力做的功。電場(chǎng)力做正功時(shí)，電勢(shì)能減小；電場(chǎng)力做負(fù)功時(shí)，電勢(shì)能增加。習(xí)題15：一個(gè)正電荷從電勢(shì)為100V的位置移動(dòng)到電勢(shì)為50V的位置，求電勢(shì)能的變化。解題方法：電勢(shì)