第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用+知識(shí)點(diǎn)清單-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

2/2新教材人教版高中物理必修第三冊(cè)第九章知識(shí)點(diǎn)清單目錄第9章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第1節(jié)電荷第2節(jié)庫(kù)侖定律第3節(jié)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度第4節(jié)靜電的防止與利用第9章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第1節(jié)電荷一、電荷1.兩種電荷(1)電荷的分類：自然界只存在兩種電荷，正電荷和負(fù)電荷。(2)電荷的性質(zhì)：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，且?guī)щ婓w有吸引輕小物體的性質(zhì)。2.摩擦起電：兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，原來(lái)呈電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。3.電荷量(1)定義：電荷的多少叫作電荷量，用Q或q表示。(2)單位：在國(guó)際單位制中，電荷量的單位是庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱庫(kù)，符號(hào)是C。(3)標(biāo)矢性：電荷量是標(biāo)量。正電荷的電荷量為正值，記作+Q，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值，記作-Q。4.自由電子：金屬中離原子核較遠(yuǎn)的能脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)的電子。二、靜電感應(yīng)1.靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷的現(xiàn)象。2.感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程。三、電荷守恒定律1.內(nèi)容表述一：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者

從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量保持不變。表述二：一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。2.帶電實(shí)質(zhì)：電子的得失。四、元電荷1.元電荷：最小的電荷量叫作元電荷，用e表示，e=1.60×10-19C。最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)測(cè)得的。2.電荷量的不連續(xù)性：所有帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍，即電荷量不能連續(xù)變

化。3.電子或質(zhì)子都不叫元電荷，它們所帶的電荷量等于元電荷。4.比荷：帶電粒子的電荷量和質(zhì)量的比值叫作比荷。電子的比荷為eme=1.76×10五、三種起電方式的比較摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體同電性的電荷原因不同物質(zhì)的原子核對(duì)電子的束縛能力不同。束縛能力強(qiáng)的得電子，帶負(fù)電；束縛能力弱的失電子，帶正電電子在電荷間相互作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移，近端帶異種電荷，遠(yuǎn)端帶同種電荷在電荷間相互作用下，電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上實(shí)質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移說(shuō)明無(wú)論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移六、感應(yīng)起電的判斷1.電荷分配規(guī)律：近異遠(yuǎn)同、等量異種。當(dāng)帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在原不帶電的導(dǎo)體兩端感應(yīng)出等量異種電荷。

靠近帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相反的電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相同的電荷。2.用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體，當(dāng)導(dǎo)體接地時(shí)，該導(dǎo)體與地球可視為一個(gè)大導(dǎo)體，

而且原導(dǎo)體可視為大導(dǎo)體近端，帶異種電荷，地球就成為大導(dǎo)體遠(yuǎn)端，帶同種電荷。甲乙丙七、接觸導(dǎo)體間的電荷分配規(guī)律1.將帶電導(dǎo)體與不帶電導(dǎo)體接觸，兩個(gè)導(dǎo)體帶同種性質(zhì)的電荷；兩個(gè)帶異種電荷但

電荷量不同的導(dǎo)體相接觸，兩個(gè)導(dǎo)體先中和相同量的異種電荷，然后分配剩余電荷。2.電荷的分配與物體的形狀、大小有關(guān)。兩個(gè)完全相同的球體平分總電荷量。(1)兩個(gè)完全相同的金屬球帶有同種電荷，電荷量分別為Q1和Q2，接觸后各自帶的電荷量相等，Q1'=Q2'=Q1(2)兩個(gè)完全相同的帶異種電荷的金屬球，電荷量不相等，分別為Q1和-Q2，接觸后各

自帶的電荷量相等，Q1'=Q2'=Q1第2節(jié)庫(kù)侖定律一、點(diǎn)電荷1.當(dāng)帶電體之間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、大小及電荷分布情況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體可看成帶電的點(diǎn)，即點(diǎn)電荷。二、庫(kù)侖定律1.內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。2.表達(dá)式：3.適用條件：(1)真空中靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用。(2)對(duì)于兩個(gè)均勻帶電絕緣球體，可將其視為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷，r為球心間的距離。對(duì)于兩個(gè)帶電金屬球，r為等效電荷中心間的距離，而非球心間的距離，如圖甲、乙所示。?同種電荷，F(xiàn)<kq1q2d2異種甲乙4.靜電力的計(jì)算利用庫(kù)侖定律計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的靜電力的大小，靜電力的方向在兩點(diǎn)電荷的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸。三、靜電力的疊加1.兩個(gè)或兩個(gè)以上點(diǎn)電荷對(duì)某一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。即庫(kù)侖力的合成遵循平行四邊形定則。2.任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。所以，如果知道帶電體上的電荷分布，根據(jù)庫(kù)侖定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力的大小和方向。四、靜電力作用下帶電體的平衡問(wèn)題1.分析靜電力作用下帶電體的平衡問(wèn)題時(shí)，采用的方法與力學(xué)中物體的平衡問(wèn)題一樣，只是受力分析時(shí)多了一個(gè)庫(kù)侖力，可以說(shuō)“電學(xué)問(wèn)題，力學(xué)方法”。具體步驟如下：(1)確定研究對(duì)象——根據(jù)問(wèn)題需要選擇“整體法”或“隔離法”；(2)受力分析——按照重力、庫(kù)侖力、彈力、摩擦力、其他力的順序分析帶電體的受力情況；(3)根據(jù)F合=0列方程，若采用正交分解法，則有Fx=0，F(xiàn)y=0；(4)聯(lián)立求解結(jié)果。2.三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題三個(gè)自由點(diǎn)電荷平衡，一般認(rèn)為每個(gè)電荷受到另外兩個(gè)電荷的庫(kù)侖力的合力為0。條件：每個(gè)點(diǎn)電荷受到的兩個(gè)庫(kù)侖力大小相等，方向相反?！叭c(diǎn)共線”——三個(gè)點(diǎn)電荷分布在同一條直線上；“兩同夾異”——正負(fù)電荷相互間隔；“兩大夾小”——中間電荷的電荷量最??；“近小遠(yuǎn)大”——中間電荷靠近電荷量較小的電荷。五、靜電力作用下帶電體的非平衡問(wèn)題1.庫(kù)侖力、重力、彈力、摩擦力及其他性質(zhì)的力都是矢量，合成或分解時(shí)都遵循平行四邊形定則，能使物體發(fā)生形變，也能使物體產(chǎn)生加速度。求解時(shí)一定要注意各部分知識(shí)的相互聯(lián)系和綜合運(yùn)用。具體運(yùn)算時(shí)可選取不同的研究對(duì)象，分別按整體法或隔離法利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解。

?第3節(jié)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)產(chǎn)生電荷周圍存在著的一種特殊物質(zhì)性質(zhì)對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有力的作用力的分析電荷間通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生靜電力二、電場(chǎng)強(qiáng)度1.試探電荷和場(chǎng)源電荷(1)試探電荷：用來(lái)研究電場(chǎng)各點(diǎn)性質(zhì)的電荷。試探電荷是一種理想化模型，一定是點(diǎn)電荷。(2)場(chǎng)源電荷：激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷，也稱為源電荷。不一定是點(diǎn)電荷。2.電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的試探電荷受到的靜電力跟它的電荷量的比值，叫作該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。(2)定義式：?(3)單位：N/C。(4)方向：與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力方向相同。(5)物理意義：電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身的力的性質(zhì)的物理量，其大小由產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷和位置決定，與試探電荷無(wú)關(guān)。三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)場(chǎng)強(qiáng)公式：?(2)適用條件：真空中的靜止點(diǎn)電荷。(3)方向：如果場(chǎng)源電荷Q是正電荷，某點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向由Q指向該點(diǎn)，即背離Q；如果場(chǎng)源電荷Q是負(fù)電荷，某點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向由該點(diǎn)指向Q。2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加(1)疊加原理：如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。(2)合成法則：同一直線上的場(chǎng)強(qiáng)的疊加，可簡(jiǎn)化為求代數(shù)和；不在同一直線上的兩個(gè)或多個(gè)場(chǎng)強(qiáng)的疊加，用平行四邊形定則求合場(chǎng)強(qiáng)。?四、電場(chǎng)線勻強(qiáng)電場(chǎng)1.電場(chǎng)線電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。2.特點(diǎn)(1)不閉合：電場(chǎng)線起始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷)。(2)不相交：同一電場(chǎng)中兩條電場(chǎng)線不相交。(3)同一電場(chǎng)中，電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)大。(4)電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。(5)不是電場(chǎng)里實(shí)際存在的線，是一種理想化模型。3.勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)定義：如果電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場(chǎng)就叫作勻強(qiáng)電場(chǎng)。(2)電場(chǎng)線：勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是疏密均勻的平行直線。五、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加與計(jì)算1.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則(平行四邊形定則或三角形定則)；對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成，可先規(guī)定正方向，進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算。2.分析電場(chǎng)疊加問(wèn)題的一般步驟(1)確定分析計(jì)算的空間位置；(2)分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng)，計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；(3)利用平行四邊形定則求出矢量和。3.計(jì)算非點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的常用方法(1)補(bǔ)償法：當(dāng)所給的帶電體不是一個(gè)完整的規(guī)則物體時(shí)，將該帶電體割去或增加一部分，組成一個(gè)規(guī)則的整體，從而求出規(guī)則物體在某點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，再通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加求出待求不規(guī)則物體在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。

應(yīng)用此法的關(guān)鍵是“割”“補(bǔ)”后的帶電體應(yīng)當(dāng)是我們熟悉的物理模型。(2)微元法：微元法是將帶電體分成許多電荷元，每個(gè)電荷元看成點(diǎn)電荷，先根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式求出每個(gè)電荷元在某點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，再結(jié)合對(duì)稱性和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出該點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)。求解均勻帶電圓環(huán)、帶電平面、帶電直桿等在某點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)問(wèn)題，可采用微元法。六、常見(jiàn)典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線1.正點(diǎn)電荷電場(chǎng)線：“光芒四射”，發(fā)散狀(如圖甲)。以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向不同。

?甲乙2.負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線：“眾矢之的”，會(huì)聚狀(如圖乙)。以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同。3.等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線：“勢(shì)不兩立”，相斥狀。(1)兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)O場(chǎng)強(qiáng)為零，由O點(diǎn)向點(diǎn)電荷方向，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)逐漸變大。(2)從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂線到無(wú)限遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小。(3)連線或中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等大反向。?4.等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線：“手牽手，心連心”，相吸狀。(1)兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn)O場(chǎng)強(qiáng)最小，由O點(diǎn)向點(diǎn)電荷方向，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)逐漸變大。(2)從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂線到無(wú)限遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)逐漸變小。(3)連線或中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同(等大、同向)。?七、電場(chǎng)線的應(yīng)用1.判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向(1)比較電場(chǎng)強(qiáng)度大?。簣?chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)線密，場(chǎng)強(qiáng)小處電場(chǎng)線疏。(2)確定電場(chǎng)強(qiáng)度方向：電場(chǎng)線上任意一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。易錯(cuò)警示

場(chǎng)強(qiáng)的大小與電場(chǎng)線的疏密有關(guān)，但是不能僅根據(jù)一條電場(chǎng)線臆想空間中整個(gè)電場(chǎng)的分布，因此也不能僅根據(jù)一條電場(chǎng)線來(lái)判斷其上兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系。2.電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系電場(chǎng)線不是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，帶電粒子在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡可能與電場(chǎng)線重合，也可能不重合。(1)當(dāng)滿足以下三個(gè)條件時(shí)，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合：①電場(chǎng)線為直線；②帶電粒子的初速度為零，或初速度方向與電場(chǎng)線平行；③帶電粒子僅受靜電力或所受其他力合力的方向與電場(chǎng)線平行。(2)若帶電粒子僅受靜電力，帶電粒子在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線一定不重合。物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力與速度不共線，且指向軌跡的凹側(cè)，這是解決帶電粒子僅受靜電力作用時(shí)在電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的重要依據(jù)，具體做法如下：①在軌跡和電場(chǎng)線的交點(diǎn)處，畫出電場(chǎng)線的切線，如圖所示，結(jié)合軌跡彎曲方向判定靜電力方向。?②畫出軌跡的切線，即速度方向，由速度方向與靜電力的方向的夾角判斷做功情況及速度增減情況。③結(jié)合靜電力的方向，由帶電粒子的電性判斷場(chǎng)強(qiáng)方向，或由場(chǎng)強(qiáng)方向判斷帶電粒子的電性。④粒子加速度大小的判斷：由電場(chǎng)線的疏密定性判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，再由a=Eqm第4節(jié)靜電的防止與利用一、靜電平衡1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象把不帶電的金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子定向移動(dòng)，而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異號(hào)電荷的現(xiàn)象。2.靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體內(nèi)(包括表面)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)，我們就認(rèn)為導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。3.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，此時(shí)，外電場(chǎng)和感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反。二、尖端放電1.空氣的電離：在一定條件下，導(dǎo)體尖端周圍的強(qiáng)電場(chǎng)足以使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負(fù)電荷分離。這種現(xiàn)象叫作空氣的電離。2.尖端放電：空氣被電離后，那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由

于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷，這種

現(xiàn)象叫作尖端放電。3.尖端放電的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：在高大建筑物頂端安裝避雷針。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量做得光滑，避免尖端放電。三、靜電屏蔽1.現(xiàn)象：導(dǎo)體殼(或金屬網(wǎng)罩)內(nèi)達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部不受外部電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫作靜電屏蔽。2.原理：靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)矢量和為零。3.應(yīng)用：電子儀器外面都有金屬殼，通信電纜外面包有一層金屬網(wǎng)，高壓線路的檢修人員要穿屏蔽服，野外高壓線上方還有兩條導(dǎo)線與大地相連等，都是利用靜電屏蔽消除外電場(chǎng)的影響。