3-1第六章靜電場
庫侖定律、電場力的性質
1.電荷、電荷守恆定律
自然界中存在兩種電荷：正電荷和負電荷。例如：用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電。
1. 元電荷：電荷量的電荷，叫元電荷。說明任意帶電體的電荷量都是元電荷電荷量的整數倍。
2. 電荷守恆定律：電荷既不能被創造，又不能被消滅，它只能從乙個物體轉移到另乙個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，電荷的總量保持不變。
2.庫侖定律
1. 內容：在真空中靜止的兩個點電荷之間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們之間的距離的平方成反比，作用力的方向在他們的聯機上。
2. 公式：
3. 適用條件：真空中的點電荷。
4. 點電荷：如果帶電體間的距離比它們的大小大得多，以致帶電體的形狀對相互作用力的影響可忽略不計，這樣的帶電體可以看成點電荷。
3.電場強度
1.電場
1 定義：存在電荷周圍能傳遞電荷間相互作用的一種特殊物質。
2 基本性質：對放入其中的電荷有力的作用。
2.電場強度
1 定義：放入電場中的電荷受到的電場力f與它的電荷量q的比值，叫做改點的電場強度。
2 單位：n/c或v/m。
3 電場強度的三種表達方式的比較
⑷向量性：規定正電荷在電場中受到的電場力的方向為改點電場強度的方向，或與負電荷在電場中受到的電場力的方向相反。
⑸迭加性：多個電荷在電場中某點的電場強度為各個電荷單獨在該點產生的電場強度的向量和，這種關係叫做電場強度的迭加，電場強度的迭加尊從平行四邊形定則。
4.電場線、勻強電場
1. 電場線：為了形象直觀描述電場的強弱和方向，在電場中畫出一系列的曲線，曲線上的各點的切線方向代表該點的電場強度的方向，曲線的疏密程度表示場強的大小。
2. 電場線的特點
1 電場線是為了直觀形象的描述電場而假想的、實際是不存在的理想化模型。
2 始於正電荷或無窮遠，終於無窮遠或負電荷，電場線是不閉合曲線。
3 任意兩條電場線不相交。
4 電場線的疏密表示電場的強弱，某點的切線方向表示該點的場強方向，它不表示電荷在電場中的運動軌跡。
5 沿著電場線的方向電勢降低；電場線從高等勢面（線）垂直指向低等勢面（線）。
3. 勻強電場
⑴定義：場強方向處處相同，場強大小處處相等的區域稱之為勻強電場。
⑵特點：勻強電場中的電場線是等距的並行線。平行正對的兩金屬板帶等量異種電荷後，在兩板之間除邊緣外的電場就是勻強電場。
4. 幾種典型的電場線
孤立的正電荷、負電荷、等量異種電荷、等量同種電荷、正點電荷與大金屬板間、帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場線
電場能的性質
1.電勢差
1. 定義：電荷在電場中由一點a移動到另一點b時，電場力所做的功與該電荷電荷量的比值就叫做ab兩點的電勢差，用表示。
2. 定義式：
3. 單位：
4. 、是標量，有正負，正負代表電勢的高低
、2.電勢
1. 定義：電勢實際上是和標準位置的電勢差，即電場中某點的電勢。在數值上等於把1c正電荷從某點移到標準位置（零電勢點）是靜電力說做的功。
2. 定義式：
3. 單位：
4. 矢標性：是標量，當有正負，電勢的正負表示該點電勢比零電勢點高還是低。
3.電勢能
1. 定義：電荷在電場中某點的電勢能在數值上等於把電荷從這一點到電勢能為零處（電勢為零）靜電力所做的功。
2. 定義式：
3. 單位：焦耳（j）
4. 矢標性：是標量，當有正負，電勢能的正負表示該點電勢能比零電勢能點高還是低。
5. 電場力做功與電勢能變化的關係
⑴靜電力對電荷做正功電勢能就減小，靜電力對電荷做負功電勢能就增加。
⑵靜電力對電荷做功等於電荷電勢能的變化量，所以靜電力的功是電荷電勢能變化的量度。用表示電勢能，則將電荷從a點移到b點，有
4.等勢面
1. 定義：電場中電勢相等的點構成的面叫做等勢面。
2. 等勢面的特點
⑴等勢面一定跟電場線垂直
⑵電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面
⑶任意兩等勢面都不會相交
⑷電荷在同一等勢面上移動時，電場力做功為零
⑸電場強度較大的地方，等差等勢面較密
⑹幾種常見的等勢面如下：
5.勻強電場中電勢差和電場強度的關係
1.勻強電場中電勢差u和電場強度e的關係式為：
2.說明⑴只適用於勻強電場的計算⑵式中的d的含義是某兩點沿電場線方向上的距離，或兩點所在等勢面間距。由此可以知道：電場強度的方向是電勢降落最快的方向。
電容器、帶電粒子在電場中的運動
1。電容器
1. 構成：兩個互相靠近又彼此絕緣的導體構成電容器。
2. 充放電：
（1）充電：使電容器兩極板帶上等量異種電荷的過程。充電的過程是將電場能儲存在電容器中。
（2）放電：使充電後的電容器失去電荷的過程。放電的過程中儲存在電容器中的電場能轉化為其它形式的能量。
3．電容器帶的電荷量：是指每個極板上所帶電荷量的絕對值
2.電容
1．定義：電容器所帶的電荷量q與兩極板間的電壓u的比值
2．定義式：
3．電容的單位：法拉，符號：f
4．物理意義：電容是描述電容器容納電荷本領大小的物理量，在數值上等於電容器兩板間的電勢差增加1v所需的電荷量。
5．制約因素：電容器的電容與q、u的大小無關，是由電容器本身的結構決定的。對乙個確定的電容器，它的電容是一定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關。
3.平行板電容器
1．平行板電容器的電容的決定式：即平行板電容器的電容與介質的介電常數成正比，與兩板正對的面積成正比，與兩板間距成反比。
2．平行板電容器兩板間的電場：可認為是勻強電場，e=u/d
4.帶電粒子在電場中的運動
1.帶電粒子的加速：對於加速問題，一般從能量角度，應用動能定理求解。若為勻變速直線運動，可用牛頓運動定律與運動學公式求解。
2. 帶電粒子在勻強電場中的偏**對於帶電粒子以垂直勻強電場的方向進入電場後，受到的電場力恆定且與初速度方向垂直，做勻變速曲線運動（類平拋運動）。
⑴處理方法往往是利用運動的合成與分解的特性：分合運動的獨立性、分合運動的等時性、分運動與合運動的等效性。沿初速度方向為勻速直線運動、沿電場力方向為初速度為零的勻加速運動。
⑵基本關係：
x方向：勻速直線運動
y方向：初速度為零的勻加速直線運動
1．離開電場時側向偏轉量：y
2．離開電場時的偏轉角： φ
恆定電流
電路的基本概念、部分電路
1.導體中的電場和電流
3. 導線中的電場
⑴形成因素：是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的。
⑵方向：導線與電源連通後，導線內很快形成了沿導線方向的恆定電場。
⑶性質：導線中恆定電場的性質與靜電場的性質不同。
2．電流
⑴導體形成電流的條件：①要有自由電荷②導體兩端形成電壓。
⑵電流定義：通過導體橫截面的電量跟這些電荷量所用時間的比值叫電流。
公式：⑶電流是標量但有方向，規定正電荷定向移動的方向為電流的方向（或與負電荷定向移動的方向相反）。單位：a， 1a=103ma=106μa
⑷微觀表示式:i=nqvs，n是單位體積內的自由電荷數，q是每個自由電荷電荷量，s是導體的橫截面積，v是自由電荷的定向移動速率。（適用於金屬導體）.
＊說明：導體中三種速率（定向移動速率非常小約10-5m/s，無規律的熱運動速率較大約105m/s，電場傳播速率非常大為光速例如電路合上電鍵遠處的電燈同時亮）
⑸電流的分類：方向不改變的電流叫直流電流，方向和大小都不改變的電流叫恆定電流，方向改變的電流叫交變電流。
2. 電動勢
1.非靜電力：根據靜電場知識可知，靜電力不可能使電流從低電勢流向高電勢，因此電源內部必然存在著從負極指向正極的非靜電力。
2.電源電動勢：在電源內部，非靜電力把正電荷從負極送到正極所做的功跟被移送電荷量的比值，即
＊說明：從能量轉化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉化為電能的裝置。
3、物理意義：反映電源把的能其它形式轉化為電勢能本領的大小，在數值上等於非靜電力把1c的正電荷在電源內部從負極送到正極所做的功。
3. 電阻定律、電阻率
1.電阻定律：同種材料的導體，其電阻與它的長度成正比與它的橫截面積成反比，導體的電阻還與構成它的材料及溫度有關，公式：
2.電阻率：上式中的比例係數ρ（單位是ωm） ，它與導體的材料溫度有關，是表徵材料導電性質的乙個重要的物理量，數值上等於長度1m，截面積為1m2導體的電阻值。
＊金屬導體的電阻率隨溫度的公升高而變大可以做電阻溫度計用，半導體的電阻率隨溫度的公升高而減小，有些合金的電阻率不受溫度影響。
4.歐姆定律
5. 內容：導體中的電流i跟導體兩端的電壓u成正比，跟它的電阻r成反比。
6. 公式：
7. 適用條件：適用與金屬導電和電解液導電，對氣體導體和半導體元件並不適用。
4.導體的伏安特性曲線：用表示橫座標電壓u，表示縱座標電流i，畫出的i-u關係圖線，它直觀地反映出導體中的電流與電壓的關係。
⑴線性元件：伏安特性曲線是直線的電學元件，適用於歐姆定律。
⑵非線性元件：伏安特性曲線不是直線的電學元件，不適用於歐姆定律。
5.電功和電功率、焦耳定律
1.電功 ：在電路中，導體中的自由電荷在電場力的作用下發生定向移動而形成電流，在此過程中電場力對自由電荷做功，在一段電路中電場力所做的功，用w=uq=uit來計算。
2.電功率：單位時間內電流所做的功，p=w/t=ui
3.焦耳定律：電流流過導體產生的熱量，有q=i2rt來計算
閉合電路歐姆定律及電路分析
1.電動勢
5. 物理意義：反映電源把的能其它形式轉化為電勢能本領的大小的物理量，它由電源本身的性質決定。
6. 大小（在數值上等於）①在電源內部把1c的正電荷在從負極送到正極非靜電力所做的功。 ②電源沒有接入電路時兩極間的電壓。③在閉合電路中內外電勢降落之和。
2. 閉合電路歐姆定律
5. 內容:閉合電路裡的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個迴路的電阻成反比。
6. 表示式：
7. 路端電壓（u外）即電源的輸出電壓u外=e-ir
3.邏輯電路
1.「與」門：如果乙個事件的幾個條件都滿足後,該事件才能發生.這種關係叫做「與」邏輯關係.具有「與」邏輯關係的電路稱為「與」閘電路,簡稱「與」門。
2.「或」門：如果幾個條件中，只要有乙個條件得到滿足,某事件就會發生，這種關係叫做「或」邏輯關係.具有「或」邏輯關係的電路叫做「或」門.
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