电场力的性质的描述
【基础知识梳理】
一、电荷守恒定律
1.物质的电结构:构成物质的原子本身包括:__________的质子和__________的中子构成__________,核外有带________的电子,整个原子对外____________表现为__________.
2.元电荷:最小的电荷量,其值为e=________________.其他带电体的电荷量皆为元电荷的__________. 3.电荷守恒定律
(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体________到另一个物体,或者从物体的一部分________到另一部分;在转移过程中,电荷的总量____________. (2)起电方式:____________、____________、感应起电. (3)带电实质:物体带电的实质是____________. 二、库仑定律
1.点电荷:是一种理想化的物理模型,当带电体本身的______和________对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷. 2.库仑定律
(1)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____________,与它们的距离的二次方成________,作用力的方向在它们的________上.
(2)公式:F=________________,其中比例系数k叫做静电力常量,k=9.0×109 N·m2/C2. (3)适用条件:①__________;②____________.
3.库仑定律的理解:库仑定律的适用条件是真空中的静止点电荷.点电荷是一种理想化的物理模型,当带电体间的距离远远大于带电体的自身大小时,可以视其为点电荷而适用库仑定律,否则不能适用. 三、电场及电场强度 1.静电场
(1)电场是存在于电荷周围的一种________,静电荷产生的电场叫静电场.
(2)电荷间的相互作用是通过________实现的.电场的基本性质是对放入其中的电荷有____________. 2.电场强度
(1)物理意义:表示电场的________和________.
(2)定义:电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的____________的比值叫做该点的电场强度. (3)定义式:E=. 第1页(共11页)
Fq
(4)单位:N/C或V/m.
(5)矢量性:电场强度是矢量,正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向,电场强度的叠加遵从__________定则. 3.场强三个表达式的比较
表达式 比较 意义 FE= qQE=k2 r真空中点电荷的电场UE= d匀强电场中E与U关系式 匀强电场 电场强度定义式 强度决定式 ①真空; 适用条件 一切电场 ②点电荷 由场源电荷Q和场源由电场本身决定,与决定因素 电荷到该点的距离r由电场本身决定 q无关 共同决定 四、电场线
1.电场线的定义:为了直观形象地描述电场中各点电场强度的________及________,在电场中画出一系列的曲线,使曲线上各点的__________方向表示该点的电场强度方向,曲线的________表示电场强度的大小.
2.几种典型电场的电场线分布
(1)正点电荷的电场如图2甲所示:电场线由________出发,到________终止. (2)负点电荷的电场如图乙所示:电场线由________出发,到________终止. (3)匀强电场的电场线分布如图丙所示.特点:间隔相等的平行直线. (4)点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示.
图2
(5)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场
两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下:
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比较项目 等量同种点电荷 等量异种点电荷 电场线图示 连线中点O处的场强 由O沿中垂线向外场强的变化 关于O点对称的两点A与A′,B与B′等大、反向 场强的关系 为____ 连线上最小 先______后______ 逐渐减小 中垂线上最大 ______、______ 【热点难点例析】
考点一 对电荷守恒定律、库仑定律的理解及应用
1.处理两相同金属球(视为点电荷)接触后电量重分问题时,应注意两者带电的异同,重放后其库仑力可能有两个解. 2.在公式F=kq1q2
中当r―→0时,库仑定律不再成立,两电荷不能视为点电荷,此时可用微元法、割补r2
法等对带电体做等效处理.化非点电荷为点电荷,进而应用库仑定律解决问题.
【例1】两个半径相同的金属小球(视为点电荷),带电荷量之比为1∶7,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的
( ).
43916A. B. C. D. 7777
考点二 对电场强度的理解及电场强度的叠加 电场强度三个表达式的比较
表达式 比较 FE= qQE=k2 rUE= d匀强电场中真空中点电荷的电场强公式意义 电场强度定义式 度决定式 式 ①真空; 适用条件 一切电场 ②点电荷 由场源电荷Q和场源电由电场本身决定,与决定因素 q无关 决定 相同点 矢量,遵守平行四边形定则, 第3页(共11页) E与U关系匀强电场 由电场本身荷到该点的距离r共同决定
单位:1 N/C=1 V/m 【例2】在电场强度为E的匀强电场中,取O点为圆心,r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷+q放在d点恰好平衡(如图所示,不计重力).问:
(1)匀强电场电场强度E的大小、方向如何?
(2)检验电荷+q放在点c时,受力Fc的大小、方向如何? (3)检验电荷+q放在点b时,受力Fb的大小、方向如何? 考点三 对电场线的理解及应用 1. 孤立点电荷的电场
(1)正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内). (2)离点电荷越近,电场线越密(电场强度越大) 2.等量同(异)电荷的电场 等 量 同 种 电 荷 等 量 异 种 电 荷 3.应用电场线进行以下判断:
(1)电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线方向相同,负电荷的受力方向和电场线方向相反; (2)电场强度的大小(定性)——电场线的疏密可定性判断电场强度的大小;
(3)电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐步降低,电场强度的方向是电势降低最快的方向;
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①两点电荷连线中点O处的电场强度为零, ②从两点电荷连线中点O沿中垂面(线)到无限远,电场强度先变大后变小 ③两点电荷连线中垂线上各点的电场强度方向和中垂线平行 ④关于O点对称的两点A与A′,B与B′的电场强度等大、反向 ①两点电荷连线上各点的电场强度方向从正电荷指向负电荷,沿两点电荷连线方向电场强度先变小再变大 ②两点电荷连线的中垂面(线)上,电场强度方向相同,且与中垂面(线)垂直 ③关于O点对称的两点A与A′,B与B′的电场强度等大、同向
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