静电场

大学物理下电磁学静电场思维导图，包括静电的基本现象和基本规律、电场、电场强度、高斯定理、带电体的静电能、电势及其梯度等内容。

静电场

• 电荷的量子化 电荷守恒定律 库伦定律
  • 电荷的量子化：电荷只能取离散的，不连续的量值的性质
  • 电荷守恒定律：无论系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变
  • 库伦定律：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力，其大小与他们电荷的乘积成正比，与距离的二次方成反比，作用力方向沿两电荷的连线，同号相斥，异号相吸。
    • 库伦定律
• 电场强度
  • 静电场：由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场。
  • 电场强度：电场中某点处的电场强度E等于位于该点处的单位试验电荷所受的电场力
    • 电场强度公式
    • 试验电荷需满足
      • 必须是点电荷
      • 电荷量必须足够小
  • 点电荷电场强度
    • 点电荷为正（Q>0），E与er方向相同，反之亦然
  • 电场强度叠加原理：点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对该点所激发的电场强度的矢量和
• 电场强度通量 高斯定理
  • 电场线：是人们用来形象的描述电场的分布而画出的一簇曲线
    • 静电场电场线特点
      • 总是始于正电荷，止于负电荷，不形成闭合曲线
      • 任何两条电场线都不能相交
  • 电场强度通量：通过电场中某一个面的电场线数目
    • 匀强电场
    • 非匀强电场，S为任意曲面
  • 高斯定理
    • 子主题
      • 真空中静电场的高斯定理：真空静电场中，穿过任意闭合曲面的电场强度通量等于该闭合曲面所包围的所有电荷的代数和除以（反3）
      • 高斯面：选取的闭合曲面
• 静电场的环路定理 电势能
  • 静电场力对试验电荷做功只与初末位置有关，与路径无关
  • 静电场环路定理：在静电场中电场强度E的环流为0
    • 环流：E沿任意闭合路径的线积分
  • 电势能
    • 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大
• 电势
  • 电场中某一点A的电势Va，在数值上等于把单位正试验电荷从点A移到无限远处时，静电场力所做的功
    • 电势差
  • 点电荷电场的电势
  • 电势叠加原理：点电荷系所激发的电场中某点的电势，等于各点电荷单独存在时在该点建立的电势的代数和
    • 子主题
• 电场强度与电势梯度
  • 等势面：电场中电势相等的点所构成的面
    • 某点的电场强度与通过该点的等势面垂直
    • 电荷沿等势面移动时，电场力做功为零
    • 电场中任意两个相邻等势面之间的电势差都相等
  • 电场强度与电势梯度
    • 电场强度与电势的关系：电场中某一点的电场强度沿任一方向的分量，等于这一点的电势沿该方向的电势变化率的负数
      • 矢量表达式