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1、人教版（ 2019）物理必修第三册第九章（静电场及其应用）全章知识点梳理9.1 电荷一、对感应起电的理解1过程及现象(1)取一对用绝缘支柱支持的金属导体 A、B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是 闭合的，如图甲所示。(2)带正电荷的球 C 移近导体 A，可以看到 A、B 上的金属箔都张开了，这表示 A、B 上都带了电荷，如图乙 所示。(3)如果把 A、B 分开，然后移去 C，可以看到 A 和 B 仍带有电荷，如图丙所示。(4)让 A、B 接触，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。这说明 A、B 所带的电荷是等量的，互相接触 时，等量的正、负电荷发生了中和。2感应起电的本
2、质在导体 C 上的电荷作用下，导体 A、B 上的自由电荷发生定向移动，由 B 端移至 A 端，从而引起 A 端带负电， B 端带正电，此时若将 A、B 分离，导体 A、B 则成为带等量异种电荷的带电体。二、元电荷与电荷守恒定律1对元电荷的认识(1)一个电子、一个质子或一个正电子所带的电荷量都是 e，所有带电体的电荷量等于 e 或者是 e 的整数倍。(2)元电荷既不是电子，也不是质子，只是一个电荷量。因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示，如电子的带电荷量为e，即表示电子的带电荷量为1.601019C。2对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律的另一种表达：一个与外界没有电荷
3、交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。如接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。(2)接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。若两导体球带同种电荷，会把总电荷量 平分；若带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。9.2 库伦定律一、对点电荷的理解11点电荷是物理模型只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。2带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就 可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有
4、关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。3注意区分点电荷与元电荷(1)元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。(2)点电荷只是不考虑带电体的大小和形状，是带电个体，其带电荷量可以很大也可以很小，但它一定是元 电荷的整数倍。二、对库仑定律的理解1库仑定律的适用条件是(1)真空。(2)静止点电荷。这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立。2静电力的大小计算和方向判断(1)大小计算利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入 q 、q 的绝对值即可。1 2(2)方向判断在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。3库仑定律与万有引力定律的
5、比较(1)库仑定律和万有引力定律都遵从与距离的二次方成反比规律，人们至今还不能说明它们的这种相似性。 (2)两个定律列表比较如下物理定律比较内容公式产生原因相互作用万有引力定律只要有质量，就有引力，因此称为 万有引力，两物体间的万有引力总 是引力吸引力与它们质量的乘积成正比2库仑定律存在于电荷间，两带电体的库仑力 由电荷的性质决定，既有引力，也 有斥力库仑力与它们电荷量的乘积成正 比相似遵从牛顿第三定律与距离的关系为平方反比 都有一个常量(3)对于微观的带电粒子，它们之间的库仑力要比万有引力大得多。电子和质子的静电引力F 是它们间万有1引力 F 的 2.31039 倍，正因如此，以后在研究带电
6、微粒间的相互作用时，2可以忽略万有引力。三、库仑定律的应用1分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时，方法仍然与解决力学中物体的平衡问题的方法一样，具体 步骤：(1)确定研究对象；(2)进行受力分析；(3)建立坐标系；(4)列方程 F 0，正交分解，F 0，F 0；合 x y(5)求解方程。2三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反。(2)规律“三点共线”三个点电荷分布在同一直线上；“两同夹异”正负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷。9.3 电场 电场强度一、电场1电场的产生：电荷在其周围产生电场，
7、电场是电荷周围存在的一种特殊物质。2基本性质：电场对放入其中的电荷产生力的作用。3电荷间的相互作用：电荷之间是通过电场发生相互作用的。4电场和磁场统称为电磁场，电磁场是一种客观存在的特殊物质，也有能量、动量。5静电场：静止的电荷产生的电场。二、电场强度31试探电荷：为研究电场的性质而引入的电荷量和体积都很小的点电荷。2场源电荷：激发电场的电荷。3电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 的比值，叫作该点的电场强度。(2)定义式： 。(3)单位：牛/库(N/C)。(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同。 (5)
8、物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。三、点电荷的电场 电场强度的叠加1点电荷的电场如图所示，场源电荷 Q 与试探电荷 q 相距为 r，则它们之间的库仑力 ，所以电荷 q 处的电场强度 。(1)公式： 。(2)方向：若 Q 为正电荷，电场强度方向沿 Q 和该点的连线背离 Q；若 Q 为负电荷，电场强度方向沿 Q 和该 点的连线指向 Q。2电场强度的叠加(1)电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫作电场强度的叠 加。例如，图中 P 点的电场强度，等于电荷Q 在该点产生的电场强度 E 与电荷Q 在该点产生的电场强度 E
9、1 1 2 2的矢量和。40(2)如图所示，均匀带电球体(或球壳)外某点的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生 的电场相同，即，式中的 r 是球心到该点的距离(rR)，Q 为整个球体所带的电荷量。四、电场线1定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。 2特点：(1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，是不闭合曲线。(2)电场线在电场中不相交，因为电场中任意一点的电场强度方向具有唯一性。(3)在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。(4)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描
10、述电场而假想的线。五、匀强电场1定义：电场强度的大小相等，方向相同的电场。2电场线特点：匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。3实例：两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷时，它们之间的电场除边缘附近外就是匀 强电场。9.4 静电的防止与利用一、对静电平衡的理解1静电平衡的过程(1)电荷分布的变化情况：金属导体放到电场强度为 E 的电场中，金属中的自由电荷在电场力作用下定向移 动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷。(2)合电场强度的变化情况：感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合电场强度减小。当 感应电荷继续增加，合电场强度逐渐减小，合电场强度为零时，自由电荷的定
11、向移动停止。2对静电平衡的三点理解5(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。(3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外电场 E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场 E的 合电场强度为零，EE。3处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点(1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同，如图甲所示。(3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。处于静电平衡的导体周围的电场分布情况静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷
12、电场线密集。二、对静电屏蔽的理解1静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属 壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。2静电屏蔽的两种情况图示实现过程最终结论导体外部电场不影响导体内部因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应 电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状 态，起到屏蔽外电场的作用导体内空腔不受外界电荷影响接地导体内部的电场不影响导体外部当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接 地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内 电场的作用接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电屏蔽是激发电场与感
13、应电场叠加的结果，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘 体三、静电的产生、应用和防止 1静电是如何产生的6两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上 可迅速流失，而在不导电的绝缘体(如化纤、毛织物等物体)上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达 到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响。2静电的应用和防止(1)静电的应用利用静电的性质利用静电能吸引较小物体利用高压产生的电场 利用放电产生物应用举例静电复印、静电喷漆、静电喷雾、激光打印、静电除尘 静电保鲜、静电灭菌、农作物种子处理臭氧防止紫外线、氮合成氨(2)静电的防止防止静电危害的基本办法是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。防止静电的途径主要有：避免产生静电，例如，在可能情况下选用不易产生静电的材料。避免静电的积累，产生的静电要设法导走，例如，增加空气湿度、接地等。7
人教版高二物理必修第三册第九章静电场及其应用全章知识点梳理
