文档内容
第一章 静 电 场
选修模块
第一章 静 电 场
知识网络
电荷守恒定律
两大定律
库仑定律
物理量： 电场强度
力的性质
图形： 电场线
电场的描述
物理量： 电势、 电势差
能的性质
静
电 图形： 等势面
场
加速与偏转
电场的应用
静电平衡→静电屏蔽
基本构造
电子元件———电容器
电容
概述： 力学和电磁学是高中物理的两大支柱， 静电场这一章是电学的基础， 由于磁现象的
本质是电， 所以静电场也是电磁学的基础．
本章的内容主要有： 库仑定律、 电场、 电场强度、 电势、 电势差、 电势能、 电容、 电
场力做功． 本章的一个主要特点是基本概念多， 而且许多物理量都有着内在的联系， 在学
习过程中要弄清楚概念的确切含义， 利用电场线、 等势面图形把抽象的概念具体化．
本章既具有独立性， 又具有综合性， 许多问题要应用力学中学到的知识来解决， 因此
要适当复习力学中学过的内容， 学会应用力学中学过的规律解决电学问题.
53GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式、 定理、 定律图表
一、 电荷守恒定律、 库仑定律
一、 知识图解
元电荷
电荷守恒定律
内容
内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，
主要知识点
与它们的电荷量的乘积成正比， 与它们的距离的二
次方成反比， 作用力的方向在它们的连线上
qq
库仑定律 表达式： F=k 1 2
r2
适用条件： 真空中的点电荷
二、 重要知识剖析
1. 电荷守恒定律
自然界的电荷不会凭空产生， 也不会凭空消失， 只能从一个物体转移到另一个物体， 或从物体
的一部分转移到另一部分， 但在转移过程中电荷的总量保持不变.
感应起电、 摩擦起电和接触起电三种起电方式均遵循电荷守恒定律.
2. 点电荷
点电荷是理想化的模型， 类似于力学中的质点， 实际中并不存在. 如果带电体间的距离比它们
自身的大小大得多， 以至于带电体的形状和大小可以忽略不计， 这样的带电体就可以看成点电荷.
3. 库仑定律的说明
真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关， 跟它们的周
围是否有其他电荷等无关. 计算两点电荷间作用力时， 电荷符号一般不代入， 只计算量值. 电荷的
电性只影响库仑力的方向， 相互作用力的方向根据同种电荷相斥、 异种电荷相吸定性判断.
三、 学习方法引导
题型 正确理解库仑定律
例题 两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b， 其壳层的厚度和质量分布均匀， 将它们
固定于绝缘支座上， 两球心间的距离l为球半径的3倍. 若使它们带上等量异种电荷， 使其电量的绝
对值均为q， 那么关于a、 b两球之间的万有引力F 和库仑力F 的表达式正确的是 （ ）
引 库
m2 q2 m2 q2
A. F =G F =k B. F ≠G F ≠k
引 l2 库 l2 引 l2 库 l2
m2 q2 m2 q2
C. F ≠G F =k D. F =G F ≠k
引 l2 库 l2 引 l2 库 l2
54第一章 静 电 场
解析：由于a、 b两球所带异种电荷相互吸引， 使它们各自的电荷分布不均匀， 又 l=3r， 不满足 l
q2
远大于r的要求， 故不能将两球壳看成点电荷， 所以F ≠k . 虽然不满足l远大于r， 但由于球
库 l2
m2
壳层的厚度和质量分布均匀， 故两球壳可看做质量集中于球心的质点， 故F =G .
引 l2
答案 D
二、 电 场 强 度
一、 知识图解
电场： 电荷周围客观存在的一种特殊物质， 传递电荷间的相互作用
F
定义式： E= 单位： 牛／库仑 （N／C）
q
电场强度 方向： 规定正电荷所受电场力的方向为该点场强方向
主要知识点
Q
真空中的点电荷的电场强度： E=k
r2
电场的叠加： 合场强的计算遵守平行四边形定则
电场线： 为了形象的描述电场而人为引入的一些有方向的曲线
二、 重要知识剖析
F
1. 对E= 的理解
q
该式是电场强度大小的定义式， 由比值法引入， E与F、 q无关， 反映电场中某点的电场强弱，
Q
适用于一切电场. 而E=k 只适用于真空中点电荷形成的电场.
l2
2. 电场线的特点
（1） 不存在： 是人为引入的曲线， 事实上不存在； （2） 不相交； （3） 不闭合： 始于正电荷
（或无穷远）， 止于负电荷 （或无穷远）； （4） 电场线的疏密表示电场的强弱； （5） 电场线的切线
方向表示电场方向.
三、 学习方法引导
题型 正确理解电场的叠加 名师经验谈：应重点
例题 两带电量分别为q和-q的点电荷放在x轴上， 相距为L， 能
掌握等量异种电荷、 同
种电荷的连线和中垂线
正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是 （ ）
上电场的分布规律.
55GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式、 定理、 定律图表
E E E E
q -q q -q q -q q -q
O L x O L x O L x O L x
A B C D
解析：根据两等量异种点电荷周围的电
场线可直观地看出， 连线的中点场强最
小， 但不为零， 关于中点对称的两点场
强大小相等， 方向相同， 所以两点电荷
的连线上的场强先减小后增大， A正确.
答案 A
三、 电势能和电势
一、 知识图解
静电力做功的特点： 只与电荷在电场中的始末位置有关， 与电荷的运动路径无关
定义： 电荷在电场中所具有的势能， 叫电势能， 单位是焦耳 （J）
相对性
电势能（E）
p
标量性： 电势能是有正负的标量 ， 正负表大小
电
场 电场力做功与电势能变化的关系： W =-ΔE =E -E
AB pAB pA pB
能
E
的 定义式： φ= p ， 单位： 伏特， 符号： V
q
性
相对性
质 电势 （φ）
标量性： 电势是有正负的标量 ， 正负表高低
沿电场线的方向， 电势逐渐降落
定义： 是为了形象描述电场的电势分布情况而人为引入的假想的曲面
等势面
几种电场的等势面
二、 重要知识剖析
1. 对电势能的理解
56第一章 静 电 场
静电力做功一定伴随有电势能的变化， 电势能的变化只有通过静电力做功才能实现. 静电力做正
功， 电势能一定减少， 静电力做负功， 电势能一定增加， 静电力做功的值等于电势能变化的相反数.
电荷在电场中的电势能都是相对于零势能点结合静电力做功来确定的. 一般选取无穷远处或大
地作为零势能位置.
2. 对电势的理解
电势具有相对性， 只有选取了零电势点的位置后， 才能确定电场中其他点的电势.一般选取无穷远处
或大地电势为零； 若取无穷远处电势为零， 则正电荷附近电势为正， 且离电荷越远的点电势越低； 负电荷
附近的电势为负， 且离负电荷越远的点电势越高. 电势由电场的性质决定， 与外界电荷无关.
3. 等势面的性质
（1） 等势面与电场线处处垂直； （2） 任意两个电势不等的等势面都不相交； （3） 等势面越密
的地方场强越强； （4） 沿同一等势面移动电荷， 电场力不做功.
三、 学习方法引导
题型 静电场中的功能关系
例题 如图所示， 粗糙程度均匀的绝缘斜面
N 小贴士： 本题综合考
下方O点处有一正点电荷， 带负电的小物体
查库仑力、 电场力做
以初速度 v
1
从 M 点沿斜面上滑， 到达 N 点 v
1 功与电势能变化的关
+
时速度为零， 然后下滑回到M点， 此时速度 M O 系、 动能定理， 意在
v （v1介质， 则C ， U ， Q ， E .
r
U Q Q 4πkQ
解析：①C 增大， U 减小， Q 不变， E= = = = 不变 ②C 增大， U 不变， Q 增
d Cd εSd εS
r r
4πkd
大， E不变
答案 ①增大 减小 不变 不变 ②增大 不变 增大 不变
60第一章 静 电 场
七、 带电粒子在电场中的运动
一、 知识图解
微观粒子： 电子、 质子、 α粒子等， 可忽略重力
两种带电粒子
带
宏观微粒： 油滴、 粉尘、 小球等， 不能忽略重力
电
粒
1
直线加速： Uq= mv2
子 2
的
垂直电场方向： x=v t
运 0
动 曲线偏转 沿电场方向： y= Uql2 = Ul2
2dmv2 4Ud
0 0
Uql Ul
偏转角φ： tanφ= =
dmv2 2Ud
0 0
二、 重要知识剖析
带电粒子的运动过程分析方法
运动性质有： 平衡 （静止或匀速直线运动） 和变速运动 （常见的为匀变速）， 运动轨迹有： 直线和
曲线 （偏转） .对于平衡问题， 结合受力图根据共点力的平衡条件可求解.对于非平衡问题可用运动学公
式和牛顿第二定律或功和能的角度用动能定理或能的转化与守恒定律来求解， 其中静电力做功除一般计
算功的公式外， 还有W=qU可用， 这一公式对匀强和非匀强电场都适用， 而且与运动路线无关.
三、 学习方法引导
题型 电场中有关力和运动的问题
例题 一个带负电的小球， 质量为 M， 带电荷量为 q. 在一个两极 名师经验谈：小球所
板竖直放置的平行板电容器的右侧板边被竖直上抛， 最后落在电容 做的曲线运动可以分
器左侧板边同一高度处. 若电容器两板间距为 d， 板间电压为 U， 解为竖直方向的竖直
上抛和水平方向的初
求小球能达到的最大高度及抛出时的初速度.
速度为零的匀加速运
v2
解析：在竖直分运动中， 小球所能达到的最大高度H= 0 ① 动两个互相正交的分
2g
运动． 用运动合成分解
v
所用的总时间t=2 0 ② 去解决问题．
g
v
1 1 qU
在水平分运动中， 位移d= at2= t2 ③. H
2 2 Md
qE
联立①②③可解得H= Mgd2 ， v=gd姨 M .
4qU 0 2qU Mg
答案 H= Mgd2 ， v=gd姨 M
4qU 0 2qU
61
