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今天開始物理君為大家總結選修3-1的知識點。
選修3-1可以大體分為 靜電場、恆流場、磁場 三個部分,所以物理君也是按照這三個部分進行總結的~有需要的同學們記得點擊文章右上角「高中物理」關注我們,以免錯過精彩推送哦!
今天還是 靜電場 部分,主要介紹電勢能和電勢。
一、電勢差:
電勢差等於電場中兩點電勢的差值。電場中某點的電勢,就是該點相對於零勢點的電勢差。
(1)計算式
(2)單位:伏特(V)
(3)電勢差是標量。其正負表示大小。
二、電場力的功
電場力做功的特點:
電場力做功與重力做功一樣,只與始末位置有關,與路徑無關。
1. 電勢能:電荷處於電場中時所具有的,由其在電場中的位置決定的能量稱為電勢能
2.電場的基本性質就是對放入其中的電荷有力的作用。當電荷在電場中兩點間移動時,電場力可能做功。
求電場力的功一般有以下兩個公式: WAB=qUAB WAB=εA-εB
可見,電場力做功特點與重力做功相似,與電荷在電場中的具體路徑無關,只由電荷的初、末位置決定。
3. 電勢能大小的確定
電荷在電場中某點的電勢能在數值上等於把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功。
(1)定義及定義式
電場中某點的電荷的電勢能跟它的電量比值,叫做這一點的電勢。
(2)電勢的單位:伏(V)。
(3)電勢是標量。
(4)電勢是反映電場能的性質的物理量。
(5)零電勢點
規定的電勢能為零的點叫零電勢點。理論研究中,通常以無限遠點為零電勢點,實際研究中,通常取大地為零電勢點。
(6)電勢具有相對性
電勢的數值與零電勢點的選取有關,零電勢點的選取不同,同一點的電勢的數值則不同。
(7)順著電場線的方向電勢越來越低。電場強度的方向是電勢降低最快的方向。
(8)電勢能與電勢的關係:ε=qU。
1. 定義:電場中電勢相等的各點構成的面。
2. 等勢面的特點
①等勢面一定跟電場線垂直,在同一等勢面的兩點間移動電荷,電場力不做功;
②電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面,任意兩個等勢面都不會相交;
③等差等勢面越密的地方電場強度越大。
電勢差:電勢差等於電場中兩點電勢的差值
電場力的功
電場力做功的特點:電場力做功與重力做功一樣,只與始末位置有關,與路徑無關。
結論:電勢與場強沒有直接關係!
勻強電場中兩點間的電勢差等於場強與這兩點間沿電場方向距離的乘積
在勻強電場中,場強在數值上等於沿場強方向每單位距離上降低的電勢.
電場強度的方向是電勢降低最快的方向.
推論:在勻強電場中,沿任意一個方向上,電勢降落都是均勻的,故在同一直線上間距相同的兩點間的電勢差相等。
靜電感應現象:放入電場中的導體,其內部的自由電子在電場力的作用下向電場的反方向作定向移動,致使導體的兩端分別出現等量的正、負電荷。這種現象叫靜電感應現象。
感應電荷:靜電感應現象中,導體不同部分出現的淨電荷。
靜電平衡狀態下導體的電場
1. 靜電場中導體內電場分布
2. 靜電平衡:電場中導體內(包括表面上)自由電荷不再發生定向移動的狀態叫做靜電平衡狀態。
3. 靜電平衡導體的特性:
(1)導體內部場強處處為零
(2) 導體是等勢體,表面為等勢面
(3)導體外部表面附近場強方向與該點的表面垂直
導體上電荷分布
1. 法拉弟圓桶實驗
2. 靜電平衡時,超導體上電荷分布規律:
導體內部無淨電荷,電荷只分布在導體的外表面
在超導體表面,越尖銳的位置,電荷的密度(單位面積上的電荷量)越大,凹陷位置幾乎沒有電荷。
3. 尖端放電:
靜電屏蔽
1. 空腔導體或金屬網罩可以把外部電場遮住,使其不受外電場的影響。
2. 靜電屏蔽的兩種情況
導體內腔不受外界影響:
接地導體空腔外部不受內部電荷影響:
3. 靜電屏蔽的本質:靜電感應與靜電平衡
4. 靜電屏蔽的應用:
電學儀器和電子設備外面金屬罩、通訊電纜外層金屬套
電力工人高壓帶電作業,全身穿戴金屬絲網製成的衣、帽、手套、鞋
1. 電容器:任何兩個彼此絕緣、相互靠近的導體可組成一個電容器,貯藏電量和能量。兩個導體稱為電容器的兩極。
2. 電容器的帶電量:電容器一個極板所帶電量的絕對值。
3. 電容器的充電、放電.
操作:把電容器的一個極板與電池組的正極相連,另一個極板與負極相連,兩個極板上就分別帶上了等量的異種電荷。這個過程叫做充電。
現象:從靈敏電流計可以觀察到短暫的充電電流。充電後,切斷與電源的聯繫,兩個極板間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能。
操作:把充電後的電容器的兩個極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個過程叫放電。
充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強E增加, 電能轉化為電場能
放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強E減少,電場能轉化為電能
4.電容定義:電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢U的比值,叫做電容器的電容。
C=Q/U,式中Q指每一個極板帶電量的絕對值
①電容是反映電容器本身容納電荷本領大小的物理量,跟電容器是否帶電無關。
②電容的單位:在國際單位制中,電容的單位是法拉,簡稱法,符號是F。
常用單位有微法(μF),皮法(pF) 1μF = 10-6F,1 pF =10-12F
5. 平行板電容器的電容C:跟介電常數成正比,跟正對面積S成正比,跟極板間的距離d成反比。
是電介質的介電常數,k是靜電力常量;空氣的介電常數最小。
6.電容器始終接在電源上,電壓不變;電容器充電後斷開電源,帶電量不變。
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