電場

電場

電場是電荷及變化磁場周圍空間裡存在的一種特殊物質。電場這種物質與通常的實物不同,它不是由分子原子所組成,但它是客觀存在的,電場具有通常物質所具有的力和能量等客觀屬性。電場的力的性質表現為:電場對放入其中的電荷有作用力,這種力稱為電場力。電場的能的性質表現為:當電荷在電場中移動時,電場力對電荷做功(這說明電場具有能量)。

基本信息

靜電場

電場靜電場的研究演示

靜電場是由靜止電荷激發的電場。靜電場的電場線起於正電荷終止於負電荷,或從無窮遠到無窮遠,其電場力移動電荷做功具有與路徑無關的特點。用電勢差描述電場,或用等勢面形象地說明電場的分布。

感應電場

變化磁場激發的電場叫感應電場或渦鏇電場。感應電場的電場線是閉合的,沒有起點、終點。閉合的電場線包圍變化的磁場。

電場強度

描述某點電場特性的物理量,符號是E,E是矢量。電場強度簡稱場強,定義為放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值,場強的方向與正檢驗電荷的受力方向相同。場強的定義是根據電場對電荷有作用力的特點得出的。對電荷激發的靜電場和變化磁場激發的渦鏇電場都適用。場強的單位是牛/庫或伏/米,兩個單位名稱不同大小一樣。場強數值上等於單位電荷在該點受的電場力,場強的方向與正電荷受力方向相同。
電場的特性是對電荷有作用力,電場力,正電荷受力方向與方向相同,負電荷受力方向與方向相反。電場是一種物質,具有能量,場強大處電場的能量大。
已知電場強度可判定電場對電荷的作用力,電介質(絕緣體)的電擊穿與場強大小有關。
點電荷的電場強度由點電荷決定,與試探電荷無關。
真空中點電荷場強公式:E=k*Q/r^2
勻強電場場強公式:E=U/d
任何電場中都適用的定義式:E=F/q
介質中點電荷的場強:kQ/(ε*r^2)
註:勻強電場。在勻強電場中,場強大小相等,方向相同,勻強電場的電場線是一組疏密相同的平行線.
在勻強電場中,有E=U/d(只適用於勻強電場),U為電勢差,單位:伏特/米。電荷在此電場中受到的力為恆力,帶電粒子在勻強電場中作勻變速運動。而此電場的等勢面與電場線相垂直。

電場線

為形象地描述場強的分布,在電場中人為地畫出一些有方向的曲線,曲線上一點的切線方向表示該點場強的方向。電場線的疏密程度與該處場強大小成正比。
電場是一種物質,電場線是我們人為畫出的便於形象描述電場分布的輔助工具,並不是客觀存在的。
在沒有電荷的空間,電場線具有不相交、不中斷的特點。靜電場的電場線還具有下列特性:

1、電場線不閉合,始於正電荷終止於負電荷
2、電場線垂直於導體表面;
3、電場線與等勢面垂直。
感應電場的電場線具有下述特性:
1、電場線是閉合的;
2、閉合的電場線包圍磁感線。
知道一個電場的電場線,就可判定場強的方向和大小,就可畫出等勢面,能判定電勢高低(沿電場線方向電勢降低)。
應該注意,電場線不是電荷的運動軌跡。根據電場線方向能確定電荷的受力方向和加速度方向,不能確定電荷的速度方向、運動的軌跡。電場線是直線時,電荷運動速度與電場線平行,電荷運動軌跡與電場線重合。

摩擦起電(electrificationbyfriction)

電子-模型圖電子-模型圖

用摩擦的方法使物體帶電的過程,叫做摩擦起電。
摩擦起電的原因,是因為摩擦可以使物體得到多餘的電子或失去原有的電子。得到多餘電子的物體帶負電,失去原有電子的物體帶正電。

電荷量(quantityofelectricity)

物體所帶電荷的多少叫做電荷量。電荷量用Q或q來表示。電荷量的國際單位是C,讀作庫侖,簡稱庫。

元電荷(elementarycharge)

帶電體的電荷量都等於最小電荷量e的整倍數。最小電荷量e就叫做元電荷。

研究

電場的基本性質是對放入其中的電荷有作用力,因此可以通過這一性質來研究電場。放入電場中試探電場性質的電荷稱為試探電荷。試探電荷的電荷量應足夠小,使得它被放入電場後不會影響原有電場的分布:另外,它的線度也應足夠小,這樣才能方便地研究電場中各點的情況。

電場知識點

一、三種產生電荷的方式:
1、摩擦起電:
(1)正點荷:用綢子摩擦過的玻璃棒所帶電荷;
(2)負電荷:用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷;
(3)實質:電子從一物體轉移到另一物體;
2、接觸起電:
(1)實質:電荷從一物體移到另一物體;
(2)兩個完全相同的物體相互接觸後電荷平分;
(3)電荷的中和:等量的異種電荷相互接觸,電荷相合抵消而對外不顯電性,這種現象叫電荷的中和;
3、感應起電:把電荷移近不帶電的導體,可以使導體帶電;
(1)電荷的基本性質:同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引;
(2)實質:使導體的電荷從一部分移到另一部分;
(3)感應起電時,導體離電荷近的一端帶異種電荷,遠端帶同種電荷;
4、電荷的基本性質:能吸引輕小物體;
二、電荷守恆定律:電荷既不能被創生,亦不能被消失,它只能從一個物體轉移到另一物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分;在轉移過程中,電荷的總量不變。
三、元電荷:一個電子所帶的電荷叫元電荷,用e表示。
1、e=1.6×10-19c;
2、一個質子所帶電荷亦等於元電荷;
3、任何帶電物體所帶電荷都是元電荷的整數倍;
四、庫侖定律:真空中兩個靜止點電荷間的相互作用力,跟它們所帶電荷量的乘積成正比,跟它們之間距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。電荷間的這種力叫庫侖力,
1、計算公式:F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N.m2/kg2)
2、庫侖定律只適用於點電荷(電荷的體積可以忽略不計)
3、庫侖力不是萬有引力;
五、電場:電場是使點電荷之間產生靜電力的一種物質。
1、只要有電荷存在,在電荷周圍就一定存在電場;
2、電場的基本性質:電場對放入其中的電荷(靜止、運動)有力的作用;這種力叫電場力;
3、電嘗磁嘗重力場都是一種物質
六、電場強度:放入電場中某點的電荷所受電場力F跟它的電荷量Q的比值叫該點的電場強度;
1、定義式:E=F/q;E是電場強度;F是電場力;q是試探電荷;
2、電場強度是矢量,電場中某一點的場強方向就是放在該點的正電荷所受電場力的方向(與負電荷所受電場力的方向相反)
3、該公式適用於一切電場;
4、點電荷的電場強度公式:E=kQ/r2
七、電場的疊加:在空間若有幾個點電荷同時存在,則空間某點的電場強度,為這幾個點電荷在該點的電場強度的矢量和;解題方法:分別作出表示這幾個點電荷在該點場強的有向線段,用平行四邊形定則求出合場強;
八、電場線:電場線是人們為了形象的描述電場特性而人為假設的線。
1、電場線不是客觀存在的線;
2、電場線的形狀:電場線起於正電荷終於負電荷;
(1)只有一個正電荷:電場線起於正電荷終於無窮遠;
(2)只有一個負電荷:起於無窮遠,終於負電荷;(3)既有正電荷又有負電荷:起於正電荷終於負電荷;
3、電場線的作用:
(1)表示電場的強弱:電場線密則電場強(電場強度大);電場線疏則電場弱電場強度小);
(2)表示電場強度的方向:電場線上某點的切線方向就是該點的場強方向;
4、電場線的特點:
(1)電場線不是封閉曲線;
(2)同一電場中的電場線不向交;
九、勻強電場:電場強度的大孝方向處處相同的電場;勻強電場的電場線平行、且分布均勻;
1、勻強電場的電場線是一簇等間距的平行線;
2、平行板電容器間的電是勻強電場;場
十、電勢差:電荷在電場中由一點移到另一點時,電場力所作的功WAB與電荷量q的比值叫電勢差,又名電壓。
1、定義式:UAB=WAB/q;
2、電場力作的功與路徑無關;
3、電勢差又命電壓,國際單位是伏特;
十一、電場中某點的電勢,等於單位正電荷由該點移到參考點(零勢點)時電場力作的功;
1、電勢具有相對性,和零勢面的選擇有關;
2、電勢是標量,單位是伏特V;
3、電勢差和電勢間的關係:UAB=φA-φB;
4、電勢沿電場線的方向降低;時,電場力要作功,則兩點電勢差不為零,就不是等勢面;
5、相同電荷在同一等勢面的任意位置,電勢能相同;原因:電荷從一點移到另一點時,電場力不作功,所以電勢能不變;
6、電場線總是由電勢高的地方指向電勢低的地方;
7、等勢面的畫法:相臨等勢面間的距離相等;
十二、電場強度和電勢差間的關係:在勻強電場中,沿場強方向的兩點間的電勢差等於場強與這兩點的距離的乘積。
1、數學表達式:U=Ed;
2、該公式的使適用條件是,僅僅適用於勻強電場;
3、d是兩等勢面間的垂直距離;
十三、電容器:儲存電荷(電場能)的裝置。
1、結構:由兩個彼此絕緣的金屬導體組成;
2、最常見的電容器:平行板電容器;
十四、電容:電容器所帶電荷量Q與兩電容器量極板間電勢差U的比值;用“C”來表示。
1、定義式:C=Q/U;
2、電容是表示電容器儲存電荷本領強弱的物理量;
3、國際單位:法拉簡稱:法,用F表示4、電容器的電容是電容器的屬性,與Q、U無關;
十五、平行板電容器的決定式:C=εs/4πkd;(其中d為兩極板間的垂直距離,又稱板間距;k是靜電力常數,k=9.0×109N.m2/c2;ε是電介質的介電常數,空氣的介電常數最小;s表示兩極板間的正對面積;)
1、電容器的兩極板與電源相連時,兩板間的電勢差不變,等於電源的電壓;
2、當電容器未與電路相連通時電容器兩板所帶電荷量不變;
十六、帶電粒子的加速:
1、條件:帶電粒子運動方向和場強方向垂直,忽略重力;
2、原理:動能定理:電場力做的功等於動能的變化:W=Uq=1/2mvt2-1/2mv02;
3、推論:當初速度為零時,Uq=1/2mvt2;
4、使帶電粒子速度變大的電場又名加速電場

電場知識點二

1、電容
(1)兩個彼此絕緣,而又互相靠近的導體,就組成了一個電容器。
(2)電容:表示電容器容納電荷的本領。
a定義式:,即電容C等於Q與U的比值,不能理解為電容C與Q成正比,與U成反比。一個電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的,與電容器是否帶電及帶電多少無關。
b決定因素式:如平行板電容器(不要求套用此式計算)
(3)對於平行板電容器有關的Q、E、U、C的討論時要注意兩種情況:
a保持兩板與電源相連,則電容器兩極板間的電壓U不變
b充電後斷開電源,則帶電量Q不變
(4)電容的定義式:(定義式)
(5)C由電容器本身決定。對平行板電容器來說C取決於:(決定式)
(6)電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況:
第一種情況:若電容器充電後再將電源斷開,則表示電容器的電量Q為一定,此時電容器兩極的電勢差將隨電容的變化而變化。
第二種情況:若電容器始終和電源接通,則表示電容器兩極板的電壓V為一定,此時電容器的電量將隨電容的變化而變化。
2、帶電粒子在電場中的運動
(1)帶電粒子在電場中的運動,綜合了靜電場和力學的知識,分析方法和力學的分析方法基本相同:先分析受力情況,再分析運動狀態和運動過程(平衡、加速或減速,是直線還是曲線),然後選用恰當的規律解題。
(2)在對帶電粒子進行受力分析時,要注意兩點:
a要掌握電場力的特點。如電場力的大小和方向不僅跟場強的大小和方向有關,還與帶電粒子的電量和電性有關;在勻強電場中,帶電粒子所受電場力處處是恆力;在非勻強電場中,同一帶電粒子在不同位置所受電場力的大小和方向都可能不同。
b是否考慮重力要依據具體情況而定:基本粒子:如電子、質子、粒子、離子等除有要說明或明確的暗示以外,一般都不考慮重力(但並不忽略質量)。帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確的暗示以外,一般都不能忽略重力。
3、帶電粒子的加速(含偏轉過程中速度大小的變化)過程是其他形式的能和功能之間的轉化過程。解決這類問題,可以用動能定理,也可以用能量守恆定律。
如選用動能定理,則要分清哪些力做功?做正功還是負功?是恆力功還是變力功?若電場力是變力,則電場力的功必須表達成,還要確定初態動能和末態動能(或初、末態間的動能增量)
如選用能量守恆定律,則要分清有哪些形式的能在變化?怎樣變化(是增加還是減少)?能量守恆的表達形式有:
a初態和末態的總能量(代數和)相等,即;
b某種形式的能量減少一定等於其它形式能量的增加,即
c各種形式的能量的增量的代數和;
4、帶電粒子在勻強電場中類平拋的偏轉問題。
如果帶電粒子以初速度v0垂直於場強方向射入勻強電場,不計重力,電場力使帶電粒子產生加速度,作類平拋運動,分析時,仍採用力學中分析平拋運動的方法:把運動分解為垂直於電場方向上的一個分運動--勻速直線運動:,;另一個是平行於場強方向上的分運動--勻加速運動,,,粒子的偏轉角為。
經一定加速電壓(U1)加速後的帶電粒子,垂直於場強方向射入確定的平行板偏轉電場中,粒子對入射方向的偏移,它只跟加在偏轉電極上的電壓U2有關。當偏轉電壓的大小極性發生變化時,粒子的偏移也隨之變化。如果偏轉電壓的變化周期遠遠大於粒子穿越電場的時間(T),則在粒子穿越電場的過程中,仍可當作勻強電場處理。
應注意的問題:
1、電場強度E和電勢U僅僅由場本身決定,與是否在場中放入電荷,以及放入什麼樣的檢驗電荷無關。
而電場力F和電勢能兩個量,不僅與電場有關,還與放入場中的檢驗電荷有關。
所以E和U屬於電場,而和屬於場和場中的電荷。
2、一般情況下,帶電粒子在電場中的運動軌跡和電場線並不重合,運動軌跡上的一點的切線方向表示速度方向,電場線上一點的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運動方向是有區別的。
如圖所示:
只有在電場線為直線的電場中,且電荷由靜止開始或初速度方向和電場方向一致並只受電場力作用下運動,在這種特殊情況下粒子的運動軌跡才是沿電力線的。
3、點電荷的電場強度和電勢
(1)點電荷在真空中形成的電場的電場強度,當源電荷時,場強方向背離源電荷,當源電荷為負時,場強方向指向源電荷。但不論源電荷正負,距源電荷越近場強越大。
(2)當取時,正的源電荷電場中各點電勢均為正,距場源電荷越近,電勢越高。負的源電荷電場中各點電勢均為負,距場源電荷越近,電勢越低。
(3)若有n個點電荷同時存在,它們的電場就互相迭加,形成合電場,這時某點的電場強度就等於各個點電荷在該點產生的場強的矢量和,而某點的電勢就等於各個點電荷在該點的電勢的代數和。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條