静电场及其应用

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一、电荷和电荷守恒定律

1．点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．

2．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 油滴实验测得e的值

3．电荷守恒定律

(1)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．

(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．

4．电流：电荷定向运动 $I=\frac{Q}{t}$

二、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正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．

2．公式：

$$F=K \frac{q_1 q_2}{R^2}$$

式中$k＝9.0×10^2 N·m^2/C^2$，叫做静电力常量．

3．适用条件：(1)点电荷；(2)真空．

三、电场强度

3．方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．

四、电场线及特点

1．电场线：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．

3．几种典型电场的电场线(如图所示)

4. 静电屏蔽

法拉第曾经冒着被电击的危险，做了一个闻名于世的实验——法拉第笼实验。法拉第把自己关在金属笼内，当笼外发生强大的静电放电时，什么事都没发生。

静电屏蔽:为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为内屏蔽。

在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础，同样很多功率较大，或者有高压电路的设备都是金属外壳的原因。

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考点一　对库仑定律的理解和应用　

1．对库仑定律的理解

(1)$F=K \frac{q_1 q_2}{R^2}$，r指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球心间距．

(2)当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．

2．电荷的分配规律

(1)两个带同种电荷的相同金属球接触，则其电荷量平分．

(2)两个带异种电荷的相同金属球接触，则其电荷量先中和再平分．

考点二　电场线与带电粒子的运动轨迹分析　　

1．电荷运动的轨迹与电场线一般不重合．若电荷只受电场力的作用，在以下条件均满足的情况下两者重合：

(1)电场线是直线．

(2)电荷由静止释放或有初速度，且初速度方向与电场线方向平行．

2．由粒子运动轨迹判断粒子运动情况：

(1)粒子受力方向指向曲线的内侧，且与电场线相切．

(2)由电场线的疏密判断加速度大小．

(3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化．

3.求解这类问题的方法：

(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景．

(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．

考点三　静电力作用下的平衡问题　例题

1.解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同，只不过是多了静电力而已．

2.(1)解决静电力作用下的平衡问题，首先应确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”．

(2)电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关；库仑力大小随距离变化而变化．

考点四　对称法 填补法 等效法 叠加电场的题

1.对称法：

2.填补法 例题

3.等效法