电场的力的性质

这是一个关于电场的力的性质的思维导图，主要内容有电荷、电荷守恒定律、库仑定律、静电的防止与利用、电场力的描述、静电的防止与利用。

电场的力的性质

• 电荷
  • 电荷
    • 1、两种电荷：失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。
    • 2、电荷量（Q或q）：电荷的多少，电荷量的单位是库伦，符号为C(定义为：1A恒定电流在1s时间间隔内所传送的电荷量为1C。)正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。[电荷量是不能连续变化的物理量。]
    • 3、自由电子：金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚，在金属中自由运动，这种电子叫做自由电子。
    • 4、离子：失去自由电子的原子变成为带正电荷的离子。
    • 5、电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，一种电荷相互吸引。
  • 静电感应
    • 1、三种起电方式：
      • ①静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带点体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应。
      • ②感应起电：利用静电感应式金属导体带电的过程叫做感应起电。（大量起电时，相对带电体来说，导电体近端带上一种电荷，远端带上同种电荷。）
      • ③摩擦起电：互相摩擦的物体带上等量的异种电荷的现象。得电子带负电，失去电子带正电。
    • 2、静电感应实验分析：
      • 
        • 
    • 起电本质是电荷的分离或转移，电中和实质是正负电荷的结合。
  • 元电荷
    • 1、元电荷：迄今为止实验发现的最小电荷就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。用e表示，e=1.9×10⁻¹⁹C。原电荷的数值最早是由美国物理学家测得，所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
    • 2、比荷：带电粒子的电荷量与质量之比叫做比荷。电子的质量Me=9.11×10⁻³¹kg，所以电子的比荷为e/Me=1.76×10¹¹C/kg
• 电荷守恒定律
  • 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，再转移过程中电荷的总量保持不变。（①一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。②对于一个与外界没有电荷交换的系统，内部在分离，转移，结合等过程中，电荷的总量保持不变。）
  • 
    • 
• 库仑定律
  • 1、点电荷：当带电体之间的距离比他们自身的大小大的多，已知带电体的形状，大小以及电荷的分布情况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点。（点电荷是只有电荷量而没有大小形状的一种理想化物理模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。一个带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定。）
  • 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他们电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比作用力的方向在他们的连线上。
    • ②表达式：F= ，式中k称为静电力常量，k=9×10⁹N·m²·C⁻²
    • ③适用条件：❶真空中❷点电荷
    • ④库伦定律的应用：1、应用库伦定律时，Q、q只带入数值，不带入表示电性的正负号，库伦力的方向，利用同种电荷相互排斥，与一种电荷相互吸引来判断。2、三个点电荷均处于平衡状态，一定满足：❶“两同夹一异”❷“两大夹一小”❸任意两个点电荷的电荷量之比等于它们与第三个点电荷距离的二次方之比。（实验表明，两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。）
  • 3、库伦的实验
    • ①库伦利用扭秤实验研究电荷间的相互作用，该装置通过悬丝扭转的角度来比较，力的大小立越大，悬丝扭转的角度越大。
    • ②库伦时代无法测量物体所带的电荷量，库伦利用相同金属小球接触平分电和解决了无法测量电荷量的问题。
  • 4、静电力的计算。
    • ①两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和
    • ②微观粒子间的万有引力远小于库伦力。
    • ③涉及静电力平衡问题，表面上是电学题，本质上却是平衡类的力学问题。
• 静电的防止与利用
  • 1、静电平衡
    • ①定义：导体内的自由电子不在定向移动。
    • ②特点：❶E =0 ❷在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度，单位面积的电荷量越大，
    • 
  • 2、静电屏蔽
    • ①定义：外电场对壳内仪器不产生影响。
    • 
• 电场力的描述
  • 电场
    • 1、产生：电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，电荷与电荷之间的力的作用通过电场来实现，静止电和产生的电场叫做静电场。（法拉第提出）
    • 2、基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。
  • 电场强度
    • 1、定义：放入电场中某点的试探电荷（电荷量和体积都很小的点电荷。电荷量很小是为了使它放入后不影响原来要研究的电场。体积很小是为了便于用它来研究电场各点的性质。）所受的静电力跟他的电荷量之比，叫做该点的电场强度。激发电场的带电体所带的电荷叫做场源电荷或源电荷。（电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，有场源电荷产生，由电场本身决定，与试探电荷无关。）
    • 2、大小： ，单位：牛每库伦，符号：N/C。
    • 3、方向：规定为与正电荷在该点所受的静电力方向相同，与负电荷在该点所受的静电力方向相反。
    • 4、物理意义：描述电场的力的性质的物理量是矢量。
    • 5、点电荷的电场强度
      • ①大小： ，其中Q为场源电荷的电荷量。（大小满足“近强远弱。”）
      • ②方向：当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿Q和该点的连线指向该点。；当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿Q和该点的连线指向Q点
      • ③电场强度的叠加：若场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于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做电场强度的叠加。
      • 
    • 6、匀强电场
      • ①定义：如果电场中各点的电场强度大小相等，方向相同，这个电厂就叫做匀强电场。
      • ②大小： 
      • ③电场线分布特点：间隔相等的平行线。
      • ④产生：相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，他们之间的电场除边缘外可以看做匀强电场。
    • 
  • 电场
    • 1、定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线。
    • 2、大小：电场线的疏密程度表示电场强度的大小。
    • 3、方向：电场线的切线方向即为电场强度的方向。
    • 4、电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不是闭合曲线。
    • 5、同一电场的电场线在电场中不相交，不相切。这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
    • 6、电场线是人为画出的，是为了形象描述电场而假想的曲线实际并不存在。
    • 
    • 
      • 
• 静电的防止与利用
  • 3、静电的危害
    • 
  • 4、静电的利用
    • 
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  • 5、尖端放电
    • 1、定义：带电导体上的电荷仅分布在导体的外表面，导体越尖锐的位置，电荷密度越大，周围的电场强度越大，当强电场足够大时，空气中材料的带电离子在电场的作用下剧烈运动，并与空气分子碰撞，从而使空气分子中正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。电离后产生新的带电粒子继续被加速撞击其他分子，产生更多的带电粒子，与导体尖端电性相反的带电粒子向尖端运动，并与尖端上的电荷综合，相当于导体从间断失去电荷，这种现象叫做尖端放电。
    • 2、应用：避雷针

电场的力的性质

• 电荷
  • 电荷
    • 1、两种电荷：失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。
    • 2、电荷量（Q或q）：电荷的多少，电荷量的单位是库伦，符号为C(定义为：1A恒定电流在1s时间间隔内所传送的电荷量为1C。)正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。[电荷量是不能连续变化的物理量。]
    • 3、自由电子：金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚，在金属中自由运动，这种电子叫做自由电子。
    • 4、离子：失去自由电子的原子变成为带正电荷的离子。
    • 5、电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，一种电荷相互吸引。
  • 静电感应
    • 1、三种起电方式：
      • ①静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带点体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应。
      • ②感应起电：利用静电感应式金属导体带电的过程叫做感应起电。（大量起电时，相对带电体来说，导电体近端带上一种电荷，远端带上同种电荷。）
      • ③摩擦起电：互相摩擦的物体带上等量的异种电荷的现象。得电子带负电，失去电子带正电。
    • 2、静电感应实验分析：
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    • 起电本质是电荷的分离或转移，电中和实质是正负电荷的结合。
  • 元电荷
    • 1、元电荷：迄今为止实验发现的最小电荷就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。用e表示，e=1.9×10⁻¹⁹C。原电荷的数值最早是由美国物理学家测得，所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
    • 2、比荷：带电粒子的电荷量与质量之比叫做比荷。电子的质量Me=9.11×10⁻³¹kg，所以电子的比荷为e/Me=1.76×10¹¹C/kg
• 电荷守恒定律
  • 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，再转移过程中电荷的总量保持不变。（①一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。②对于一个与外界没有电荷交换的系统，内部在分离，转移，结合等过程中，电荷的总量保持不变。）
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• 库仑定律
  • 1、点电荷：当带电体之间的距离比他们自身的大小大的多，已知带电体的形状，大小以及电荷的分布情况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点。（点电荷是只有电荷量而没有大小形状的一种理想化物理模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在。一个带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定。）
  • 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他们电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比作用力的方向在他们的连线上。
    • ②表达式：F= ，式中k称为静电力常量，k=9×10⁹N·m²·C⁻²
    • ③适用条件：❶真空中❷点电荷
    • ④库伦定律的应用：1、应用库伦定律时，Q、q只带入数值，不带入表示电性的正负号，库伦力的方向，利用同种电荷相互排斥，与一种电荷相互吸引来判断。2、三个点电荷均处于平衡状态，一定满足：❶“两同夹一异”❷“两大夹一小”❸任意两个点电荷的电荷量之比等于它们与第三个点电荷距离的二次方之比。（实验表明，两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变。）
  • 3、库伦的实验
    • ①库伦利用扭秤实验研究电荷间的相互作用，该装置通过悬丝扭转的角度来比较，力的大小立越大，悬丝扭转的角度越大。
    • ②库伦时代无法测量物体所带的电荷量，库伦利用相同金属小球接触平分电和解决了无法测量电荷量的问题。
  • 4、静电力的计算。
    • ①两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和
    • ②微观粒子间的万有引力远小于库伦力。
    • ③涉及静电力平衡问题，表面上是电学题，本质上却是平衡类的力学问题。
• 静电的防止与利用
  • 1、静电平衡
    • ①定义：导体内的自由电子不在定向移动。
    • ②特点：❶E =0 ❷在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度，单位面积的电荷量越大，
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  • 2、静电屏蔽
    • ①定义：外电场对壳内仪器不产生影响。
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• 电场力的描述
  • 电场
    • 1、产生：电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，电荷与电荷之间的力的作用通过电场来实现，静止电和产生的电场叫做静电场。（法拉第提出）
    • 2、基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。
  • 电场强度
    • 1、定义：放入电场中某点的试探电荷（电荷量和体积都很小的点电荷。电荷量很小是为了使它放入后不影响原来要研究的电场。体积很小是为了便于用它来研究电场各点的性质。）所受的静电力跟他的电荷量之比，叫做该点的电场强度。激发电场的带电体所带的电荷叫做场源电荷或源电荷。（电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，有场源电荷产生，由电场本身决定，与试探电荷无关。）
    • 2、大小： ，单位：牛每库伦，符号：N/C。
    • 3、方向：规定为与正电荷在该点所受的静电力方向相同，与负电荷在该点所受的静电力方向相反。
    • 4、物理意义：描述电场的力的性质的物理量是矢量。
    • 5、点电荷的电场强度
      • ①大小： ，其中Q为场源电荷的电荷量。（大小满足“近强远弱。”）
      • ②方向：当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿Q和该点的连线指向该点。；当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿Q和该点的连线指向Q点
      • ③电场强度的叠加：若场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于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做电场强度的叠加。
      • 
    • 6、匀强电场
      • ①定义：如果电场中各点的电场强度大小相等，方向相同，这个电厂就叫做匀强电场。
      • ②大小： 
      • ③电场线分布特点：间隔相等的平行线。
      • ④产生：相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，他们之间的电场除边缘外可以看做匀强电场。
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  • 电场
    • 1、定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线。
    • 2、大小：电场线的疏密程度表示电场强度的大小。
    • 3、方向：电场线的切线方向即为电场强度的方向。
    • 4、电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不是闭合曲线。
    • 5、同一电场的电场线在电场中不相交，不相切。这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
    • 6、电场线是人为画出的，是为了形象描述电场而假想的曲线实际并不存在。
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• 静电的防止与利用
  • 3、静电的危害
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  • 4、静电的利用
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  • 5、尖端放电
    • 1、定义：带电导体上的电荷仅分布在导体的外表面，导体越尖锐的位置，电荷密度越大，周围的电场强度越大，当强电场足够大时，空气中材料的带电离子在电场的作用下剧烈运动，并与空气分子碰撞，从而使空气分子中正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。电离后产生新的带电粒子继续被加速撞击其他分子，产生更多的带电粒子，与导体尖端电性相反的带电粒子向尖端运动，并与尖端上的电荷综合，相当于导体从间断失去电荷，这种现象叫做尖端放电。
    • 2、应用：避雷针