高二物理|第十章静电场中的能量,整章知识点复习

要点1电势能和电势

（一）静电力做功的特点

在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

（二）电势能

1.定义：电荷在电场中具有的势能，用E_p表示。

2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量.表达式：W_AB=E_pA-E_pB.

(1)静电力做正功，电势能减少；

(2)静电力做负功，电势能增加。

3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功。

4.电势能具有相对性

电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为0。

5.对电势能的理解

(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。

(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关.确定电荷的电势能，首先应确定参考点。

(3)电势能是标量，有正负但没有方向，

(4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时静电力所做的功，

（三）电势

1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。

2.公式：

3.单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1V=1J/C.

4.电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低。

5.电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0。

6.电势是标(填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向。

7.电势高低的判断方法

(1)电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低。

(2)公式法：由

知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。

要点2电势差

（一）电势差

1.定义：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压.U_AB=φ_A-φ_B，U_BA=φ_B-φ_A，U_AB=-U_BA

2.电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低.U_AB>0，表示A点电势比B点电势高。

3.静电力做功与电势差的关系

W_AB=qU_AB或

其中W_AB仅是静电力做的功。

把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增大。

4.电势差的理解

(1)电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关。

(2)电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低；U_AB=-U_BA，与零电势点的选取无关。

(3)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差。

5.电势和电势差的比较

（二）等势面

1.定义：电场中电势相同的各点构成的面。

2.等势面的特点

(1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功.

(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。

(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。

3.等势面的特点及应用

(1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功，电荷的电势能不变。

(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大致分布。

(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性分析场强大小。

(4)任意两个等势面都不相交。

要点3电势差与电场强度的关系

（一）匀强电场中电势差与电场强度的关系

1.匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。

2.公式：U_AB=Ed

3.电势差的三种求解方法

(1)应用定义式U_AB=φ_A-φ_B来求解。

(2)应用关系式

来求解。

(3)应用关系式U_AB=Ed(匀强电场)来求解。

（二）电场强度的另一个表达式

1.意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的电势差与这两点沿电场强度方向的距离之比。

2.电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势。

3.电场强度的另一个单位：

可导出电场强度的另一个单位，即伏每米，符号为V/m.

1V/m=1N/C

要点4电容器的电容

（一）电容器

1.基本构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。

2.充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电。

3.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的能量转化为其他形式的能量。

4.电容器的电荷量：其中一个极板所带电荷量的绝对值。

（二）电容

1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。

2.定义式：

3.单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，

4.物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为1V时，电容器所带的电荷量.

5.击穿电压与额定电压

(1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏.

(2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低.

（三）平行板电容器的电容

1.结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成

2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数ε_r成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比.

3.电容的决定式：

ε_r为电介质的相对介电常数，k为静电力常量。

当两极板间是真空时，

要点5带电粒子在电场中的运动

（一）带电粒子在电场中的加速

分析带电粒子的加速问题有两种思路：

1.利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式分析.适用于匀强电场.

2.利用静电力做功结合动能定理分析.对于匀强电场和非匀强电场都适用，公式有

或

（二）带电粒子在电场中的偏转

如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)，以初速度v₀平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U

1.运动性质：

(1)沿初速度方向：速度为v₀的匀速直线运动.

(2)垂直v₀的方向：初速度为零的匀加速直线运动.

2.运动规律：