奈何今之人：静电场知识点汇总

2020年11月29日发(作者：穆祥雄)
静电场知识点汇总
在整个高中阶段，电学知识所占的比重接近13.，可见这部 分
知识的重要，今天就为大家认识学习这部分知识。



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电场基本规律



1、库仑定律



(1)定律内容：真 空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它
们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作 用力的方
向在它们的连线上。



(2)表达式：k=9.0×109N·m2C2——静电力常量



(3)适用条件：真空中静止的点电荷。



2、电荷守恒定律：



电荷守恒电荷既不会创生，也不会 消灭，它只能从一个物体转
移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程
中，电荷的总量保持不变。



(1)三种带电方式：摩擦起电，感应起电，接触起电。



(2)元电荷：最小的带电单元，任何带电体的带电量都是元电荷
的整数倍，e=1.6×10-19C ——密立根测得e的值。



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电场能的性质



1、电场能的基本性质：



电荷在电场中移动，电场力要对电荷做功。



2、电势φ



(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能Ep与电荷量的比值。



(2)定义式：φ——单位：伏(V)——带正负号计算



(3)特点：



○电势具有相对性，相对参考点而言。但电势之差与参考点的
选择无关。



○电势一个标量，但是它有正负，正负只表示该点电势比参考
点电势高，还是低。



○电势的大小由电场本身决定，与Ep和q无关。



○电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力
所做的功。



(4)电势高低的判断方法



○根据电场线判断：沿着电场线电势降低。φA>φB



○根据电势能判断：



正电荷：电势能大，电势高;电势能小，电势低。



负电荷：电势能大，电势低;电势能小，电势高。



结论：只在电场力作用下，静止的电荷从电势能高的地方向电
势能低的地方运动。



3、电势能Ep



(1)定义：电荷在电场中，由于电场和电荷间的相互作用，由位
置决定的能量。电荷在某点的电势能等 于电场力把电荷从该点移动到
零势能位置时所做的功。



(2)定义式：——带正负号计算



(3)特点：



○电势能具有相对性，相对零势能面而言，通常选大地或无穷
远处为零势能面。



○电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。



4、电势差UAB



(1)定义：电场中两点间的电势之差。也叫电压。



(2)定义式：UAB=φA-φB



(3)特点：



○电势差是标量，但是却有正负，正负只表示起点和终点的 电
势谁高谁低。若UAB>0，则UBA<0。



○单位：伏



○电场中两点的电势差是确定的，与零势面的选择无关



○U=Ed匀强电场中两点间的电势差计算公式。——电势差与电
场强度之间的关系。



5、静电平衡状态



(1)定义：导体内不再有电荷定向移动的稳定状态



(2)特点



○处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。



○感应电荷在导体内任何位置产生的电场都等于外电场在该处
场强的大小相等，方向相反。



○处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体表面是个等
势面。



○电荷只分布在导体的外表面，在导体表面的分布与导体表面
的弯曲程度有关，越弯曲，电荷分布越多。



6、电场力做功WAB



(1)电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置
有关，即与初末位置的电势差有关。



(2)表达式：WAB=UABq—带正负号计算(适用于任何电场)



WAB=Eqd—d沿电场方向的距离。——匀强电场



(3)电场力做功与电势能的关系



WAB=-△Ep=EpA-EPB



结论：电场力做正功，电势能减少



电场力做负功，电势能增加



7、等势面：



(1)定义：电势相等的点构成的面。



(2)特点：



○等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷，电场力不做
功。



○等势面与电场线垂直



○两等势面不相交



○等势面的密集程度表示场强的大小：疏弱密强。



○画等势面时，相邻等势面间的电势差相等。




(3)判断电场线上两点间的电势差的大小：靠近场源(场强大)
的两间的电势差大于远离场源(场强小 )相等距离两点间的电势差。



3



电场力的性质



1、电场的基本性质：



电场对放入其中电荷有力的作用。



2、电场强度E



(1)定义：电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q
的比值，就叫做该点的电场强度。



(2)定义式：E与F、q无关，只由电场本身决定。



(3)电场强度是矢量：大小：单位电荷受到的电场力。



方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E的方向相反。



(4)单位：NC,Vm1NC=1Vm



(5)其他的电场强度公式



○点电荷的场强公式：——Q场源电荷



○匀强电场场强公式：——d沿电场方向两点间距离



(6)场强的叠加：遵循平行四边形法则



3、电场线



(1)意义：形象直观描述电场强弱和方向理性模型，实际上是不
存在的。



(2)电场线的特点：



○电场线起于正(无穷远)，止于(无穷远)负电荷



○不封闭，不相交，不相切



○沿电场线电势降低，且电势降低最快。一条电场线无法判断
场强大小，可以判断电势高低。



○电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表
面



(3)几种特殊电场的电场线



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应用：带电粒子在电场中的运动



(平衡问题，加速问题，偏转问题)



1、基本粒子不计重力



但不是不计 质量，如质子，电子，α粒子,氕，氘，氚，带电微
粒、带电油滴、带电小球一般情况下都要计算重力。



2、平衡问题：



电场力与重力的平衡问题。mg=Eq



3、加速问题



(1)由牛顿第二定律解释，带电粒子在 电场中加速运动(不计重
力)，只受电场力Eq，粒子的加速度为a=Eqm，若两板间距离为d，则



(2)由动能定理解释，



可见加速的末速度与两板间的距离d无关，只与两板间的电压
有关，但是粒子在电场中运动的时间不一样，d越大，飞行时间越长。



4、偏转问题——类平抛运动



在垂直电场线的方向：粒子做速度为v0匀速直线运动。



在平行电场线的方向：粒子做初速度为0、加速度为a的匀加
速直线运动



带电粒子若不计重力，则在竖直方向粒子的加速度



带电粒子做类平抛的水平距离，若能飞出电场水平距离为L，
若不能飞出电场则水平距离为x



带电粒子飞行的时间：t=xv0=Lv0——————○1



粒子要能飞出电场则：y≤d2————————○2



粒子在竖直方向做匀加速运动：———○3



粒子在竖直方向的分速度:——————○4



粒子出电场的速度偏角：——————○5



由○1○2○3○4○5可得：



飞行时间：t=Lv0竖直分速度：



侧向偏移量：偏向角：



飞行时间：t=Lv0



偏向角：



在这种情况下，一束粒子中各种不同的粒子的运动轨迹相同。
即不同粒子的侧移量，偏向角都相同，但它 们飞越偏转电场的时间不
同，此时间与加速电压、粒子电量、质量有关。如果在上述例子中粒
子 的重力不能忽略时，只要将加速度a重新求出即可，具体计算过程
相同



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电容器及其应用



1、电容器充放电过程：



(电源给电容器充电)



充电过程S-A：电源的电能转化为电容器的电场能



放电过程S-B：电容器的电场能转化为其他形式的能



2、电容



(1)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。



(2)定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电压U的比值就
叫做电容器的电容。



(3)定义式：——是定义式不是决定式



——是电容的决定式(平行板电容器)



(4)单位：法拉F，微法μF，皮法pF



1pF=10-6μF=10-12F



(5)特点



○电容器的带电量Q是指一个极板带电量的绝对值。



○电容器的电容C与Q和U无关，只由电容器本身决定。



○在有关电容器问题的讨论中，经常要用到以下三个公式和○3
的结论联合使用进行判断



○电容器始终与电源相连，则电容器的电压不变。电容器充电
完毕，再与电源断开，则电容器的带电量不变。