2022年高中物理竞赛静电场基本知识 .pdf
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1、高中物理竞赛静电场基本知识一、电场强度1、实验定律a、库仑定律内容;条件:点电荷,真空,点电荷静止或相对静止。事实上,条件和均不能视为对库仑定律的限制, 因为叠加原理可以将点电荷之间的静电力应用到一般带电体, 非真空介质可以通过介电常数将k 进行修正(如果介质分布是均匀和“充分宽广”的,一般认为k= k / r) 。只有条件,它才是静电学的基本前提和出发点(但这一点又是常常被忽视和被不恰当地“综合应用”的)。b、电荷守恒定律c、叠加原理2、电场强度a、电场强度的定义电场的概念; 试探电荷(检验电荷);定义意味着一种适用于任何电场的对电场的检测手段;电场线是抽象而直观地描述电场有效工具(电场线的
2、基本属性) 。b、不同电场中场强的计算决定电场强弱的因素有两个: 场源(带电量和带电体的形状) 和空间位置。这可以从不同电场的场强决定式看出点电荷: E = k2rQ结合点电荷的场强和叠加原理,我们可以求出任何电场的场强,如均匀带电环,垂直环面轴线上的某点P:E = 2322)Rr (kQr,其中 r 和 R的意义见图 7-1。均匀带电球壳内部: E内 = 0 外部: E外 = k2rQ,其中 r 指考察点到球心的距离如果球壳是有厚度的的(内径R1、外径 R2) ,在壳体中(R1r R2) :E = 2313rRrk34,其中为电荷体密度。这个式子的物理意义可以参照万有引力定律当中(条件部分)
3、 的“剥皮法则”理解)Rr (3433即为图 7-2 中虚线以内部分的总电量 。无限长均匀带电直线(电荷线密度为):E = rk2无限大均匀带电平面(电荷面密度为):E = 2 k二、电势名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 4 页 - - - - - - - - - 1、电势:把一电荷从 P点移到参考点 P0时电场力所做的功W与该电荷电量 q的比值,即U = qW参考点即电势为零的点,通常取无穷远或大地为参考点。和场强一样,电势是属于场本身的物理量。W则为电荷
4、的电势能。2、典型电场的电势a、点电荷以无穷远为参考点, U = krQb、均匀带电球壳以无穷远为参考点, U外 = krQ,U内 = kRQ3、电势的叠加由于电势的是标量,所以电势的叠加服从代数加法。很显然,有了点电荷电势的表达式和叠加原理,我们可以求出任何电场的电势分布。4、电场力对电荷做功WAB = q (UA UB)= qUAB三、静电场中的导体静电感应静电平衡(狭义和广义)静电屏蔽1、静电平衡的特征可以总结为以下三层含义a、导体内部的合场强为零;表面的合场强不为零且一般各处不等, 表面的合场强方向总是垂直导体表面。b、导体是等势体,表面是等势面。c、导体内部没有净电荷; 孤立导体的净
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