物理電場知識

物理電場知識物理電場知識一、電場的概念1.電場：電場是電荷周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)，它與通常的實物不同，看不見，摸不著，但又實際存在。2.電場線：為了形象地描述電場，我們引入了電場線。電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷，不相交不閉合。3.電場強度：電場強度是描述電場強弱的物理量，定義為放在電場中的試探電荷所受的電場力與其電荷量的比值。二、電場的基本性質(zhì)1.電場對放入其中的電荷有力的作用。2.電場力總是與電荷量方向垂直。3.電場線的疏密表示電場的強弱。三、電場強度1.電場強度的定義：電場強度E=F/q，單位是N/C。2.電場強度的方向：正電荷所受電場力的方向與電場強度方向相同，負(fù)電荷所受電場力的方向與電場強度方向相反。3.電場強度與電場力和電荷量的關(guān)系：電場力F=qE，電場力與電場強度成正比，與電荷量成正比。四、電勢差和電勢1.電勢差：電勢差是指兩點間單位正電荷從一點移到另一點電場力做的功。2.電勢：電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量，定義為單位正電荷所具有的電勢能。3.電勢差與電場力的關(guān)系：電場力做的功等于電勢差與電荷量的乘積。五、電場力做功1.電場力做功與電勢差的關(guān)系：電場力做的功等于電勢差與電荷量的乘積。2.電場力做功與電荷量的關(guān)系：電場力做的功與電荷量成正比。3.電場力做功與電勢差的方向關(guān)系：電場力做的功與電勢差的方向有關(guān)，當(dāng)電荷量從高電勢移動到低電勢時，電場力做的功為正；反之，為負(fù)。六、電容器的電場1.電容器：電容器是一種能夠容納電荷的裝置，其兩個導(dǎo)體板之間存在電場。2.電容器電場的基本性質(zhì)：電容器兩板間的電場是均勻的，方向垂直于兩板。3.電容器的電容：電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，定義為電容器所帶電荷量與其電壓的比值。七、電場的能量1.電場能量：電場中的電荷具有電勢能，電場能量是指電場中所有電荷所具有的勢能之和。2.電場能量與電勢差的關(guān)系：電場能量與電勢差成正比。1.靜電場：靜電場是指電荷在靜止?fàn)顟B(tài)下產(chǎn)生的電場。2.靜電力：靜電力是指電荷在靜電場中受到的力。3.靜電力與電場力的關(guān)系：靜電力與電場力是同一種力。九、電場的應(yīng)用1.靜電現(xiàn)象：靜電現(xiàn)象是電場在生活中的常見應(yīng)用，如靜電除塵、靜電噴涂等。2.電容器：電容器在電路中的應(yīng)用，如濾波、耦合、能量存儲等。3.電場傳感器：電場傳感器是利用電場原理來檢測和測量電場的設(shè)備，如電場強度計、電勢差計等。以上是對物理電場知識的詳細(xì)歸納，希望對你有所幫助。習(xí)題及方法：1.習(xí)題：電荷量為2.0×10^-6C的點電荷置于距離0.10m的O點，求O點的電場強度。答案：根據(jù)電場強度的定義，E=F/q，其中F是電場力，q是試探電荷量。電場力F=kQq/r^2，其中k是庫侖常數(shù)，Q是場源電荷量，r是場點到場源電荷的距離。代入數(shù)據(jù)得：E=kQ/r^2=9×10^9×2×10^-6/(0.1)^2=1.8×10^4N/C。解題思路：根據(jù)電場強度的定義和點電荷的場強公式求解。2.習(xí)題：正電荷量為5.0×10^-6C，放在距地面高0.50m的地方，若一電子（電荷量為1.6×10^-19C）從地面（電勢為0V）沿垂直方向上升到該電荷處，求電子所受的電場力及電子的電勢能增加量。答案：電場強度E=kQ/r^2=9×10^9×5×10^-6/(0.5)^2=1.8×10^4N/C。電子所受的電場力F=qE=1.6×10^-19×1.8×10^4=2.88×10^-15N。電子的電勢能增加量ΔE_p=qΔV=1.6×10^-19×0.50=8.0×10^-20J。解題思路：先求出電場強度，然后根據(jù)F=qE求解電場力，最后根據(jù)ΔE_p=qΔV求解電勢能增加量。3.習(xí)題：電容器兩板間的電勢差為10V，板面積為0.10m^2，板間距離為0.01m，求電容器的電容。答案：電容器的電容C=Q/V，其中Q是電容器所帶的電荷量，V是電容器的電壓。由電場能量公式U=1/2CV^2，可得C=2U/V^2。電場能量U=EdS，其中E是電場強度，d是板間距離，S是板面積。代入數(shù)據(jù)得：C=2U/V^2=2×9×10^9×0.10×0.01/(10)^2=1.8×10^-9F。解題思路：根據(jù)電容的定義式C=Q/V求解，或者根據(jù)電場能量公式U=1/2CV^2求解。4.習(xí)題：一個點電荷量為+3.0×10^-6C，置于距離0.20m的A點，求A點的電場強度。若在A點放置一個電荷量為-2.0×10^-6C的試探電荷，求試探電荷所受的電場力。答案：A點的電場強度E=kQ/r^2=9×10^9×3×10^-6/(0.2)^2=8.1×10^4N/C。試探電荷所受的電場力F=qE=2×10^-6×8.1×10^4=1.62×10^-19N。解題思路：先求出A點的電場強度，然后根據(jù)F=qE求解試探電荷所受的電場力。5.習(xí)題：電場強度為2.0×10^4N/C，放置一個電荷量為5.0×10^-6C的試探電荷，求試探電荷所受的電場力。答案：試探電荷所受的電場力F=qE=5×10^-6×2×10^4=1.0×10^-19N。解題思路：根據(jù)F=qE求解。6.習(xí)題：電場力做功與電勢差的關(guān)系式為W=qU，其中W是電場力做的功，q是電荷量，U是電其他相關(guān)知識及習(xí)題：一、靜電力和電場強度1.習(xí)題：一個電荷量為+2.0×10^-6C的點電荷置于距離0.10m的O點，求O點的靜電力。答案：靜電力F=kQq/r^2=9×10^9×2×10^-6/(0.1)^2=1.8×10^4N。解題思路：根據(jù)庫侖定律求解。2.習(xí)題：已知電場強度E=2.0×10^4N/C，放置一個電荷量為5.0×10^-6C的試探電荷，求試探電荷所受的靜電力。答案：靜電力F=qE=5×10^-6×2×10^4=0.1×10^-19N。解題思路：根據(jù)F=qE求解。二、電勢差和電勢1.習(xí)題：已知電勢差U=10V，板面積為0.10m^2，板間距離為0.01m，求電容器的電勢。答案：電勢φ=U/d=10/(0.01)=1000V。解題思路：根據(jù)電勢差的定義求解。2.習(xí)題：一個點電荷量為+3.0×10^-6C，置于距離0.20m的A點，求A點的電勢。答案：電勢φ=kQ/r=9×10^9×3×10^-6/(0.2)=1.35×10^4V。解題思路：根據(jù)電勢的定義求解。三、電場力做功1.習(xí)題：電場力做功與電勢差的關(guān)系式為W=qU，其中W是電場力做的功，q是電荷量，U是電勢差。一電子（電荷量為1.6×10^-19C）從電勢為0V的點A移動到電勢為10V的點B，求電場力做的功。答案：電場力做的功W=qU=1.6×10^-19×10=1.6×10^-18J。解題思路：根據(jù)W=qU求解。2.習(xí)題：已知電場力做的功W=2.0×10^-17J，電子的電荷量q=1.6×10^-19C，求電勢差U。答案：電勢差U=W/q=2.0×10^-17/1.6×10^-19=125V。解題思路：根據(jù)W=qU求解。四、電容器的電場1.習(xí)題：電容器兩板間的電勢差為10V，板面積為0.10m^2，板間距離為0.01m，求電容器的電容。答案：電容器的電容C=ε?A/d，其中ε?是真空的介電常數(shù)，A是板面積，d是板間距離。代入數(shù)據(jù)得：C=8.85×10^-12×0.10/0.01=8.85×10^-10F。解題思路：根據(jù)電容的定義式C=Q/V求解，或者根據(jù)電場能量公式U=1/2CV^2求解。2.習(xí)題：已知電容器的電容C=5.0×10^-10F，板電壓V=10V，求板間電場強度E。答案：電場強度E=V/d