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电场知识点总结
目录
电场基本概念与性质
电场线及其性质
电荷在电场中受力分析
电势能和电势差计算
静电场边界条件与唯一性定理
静电场在日常生活和工业生产中应用
01
电场基本概念与性质
Part
描述电场的方法有：电场线、等势面、电势差等。
电场线是为了形象地描述电场而引入的线，实际上并不存在。电场线的切线方向表示该点的场强方向，电场线的疏密程度表示电场的强弱。
电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，它对放入其中的电荷产生力的作用。
电场定义及描述方法
电荷与电场关系
电荷是电场的源，没有电荷就没有电场。
电荷间的相互作用是通过电场发生的，即电荷在电场中受到力的作用。
电荷在电场中具有电势能，电势能的大小与电荷在电场中的位置有关。
STEP01
STEP02
STEP03
电场强度与方向
电场强度的方向是正电荷在该点所受电场力的方向。
电场强度的大小可以通过电场线的疏密程度来判断，电场线越密的地方，电场强度越大。
电场强度是描述电场强弱的物理量，用E表示，单位是牛/库仑（N/C）。
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静电场与恒定电场区别
静电场是由静止电荷产生的电场，其电场线是闭合的，没有起点和终点。
恒定电场是由恒定电流产生的电场，其电场线是不闭合的，有起点和终点。
静电场中电荷分布不随时间变化，而恒定电场中电荷分布随时间变化但保持恒定。
静电场中电势差与路径无关，而恒定电场中电势差与路径有关。
02
电场线及其性质
Part
电场线定义及绘制方法
电场线是为了形象地描述电场而引入的线，实际上并不存在。电场线上每一点的切线方向都和电场中该点的场强方向一致。
电场线定义
电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处，不相交、不闭合，且电场线疏密表示电场的强弱。
绘制方法
电场线疏密程度表示意义
电场线疏密程度表示电场的强弱，即电场强度的大小。电场线越密集，表示电场强度越大；电场线越稀疏，表示电场强度越小。
等势面与等势线关系
等势面
电势相等的各个点构成的面叫做等势面。
等势线与等势面关系
等势线是等势面上的线，等势面是等势线的面。在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
典型电场线分布规律
点电荷的电场线分布
正点电荷的电场线是发散的，负点电荷的电场线是汇聚的。
匀强电场的电场线分布
匀强电场的电场线是平行且等间距的直线。
等量同种电荷的电场线分布
等量同种电荷的电场线是对称分布的，且连线的中垂线上电场强度为零。
等量异种电荷的电场线分布
等量异种电荷的电场线也是对称分布的，但连线的中垂线上电场强度不为零，而是从中点指向负电荷一侧。
03
电荷在电场中受力分析
Part
库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，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。
适用范围：真空中的点电荷。
注意问题
公式中$k$是静电力常量，其数值由实验测得，在国际单位制中$k=9.0times10^{9}text{}Ncdot{m^{2}/C^{2}}$。
方向：若是同种电荷，则是斥力；若是异种电荷，则是引力。
库仑定律只适用于真空中的点电荷，当带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力影响可以忽略时，可以看成点电荷。
库仑定律及其适用范围
02
03
04
01
点电荷受力计算方法
根据库仑定律计算：$F=kfrac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}$。
注意问题
电荷量用绝对值代入公式计算。
作用力与反作用力大小相等，方向相反。
思路
将连续分布的电荷视为由许多点电荷组成，利用库仑定律求出每一点电荷所受电场力，然后进行矢量合成。
方法
微元法。
连续分布电荷受力计算方法
叠加原理：如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
电场强度是矢量，叠加时遵循平行四边形定则。
正、负电荷产生的电场在叠加时要考虑方向。
注意问题
叠加原理在受力分析中应用
04
电势能和电势差计算
Part
电荷在电场中具有的势能，用Ep表示。
电势能定义
Ep=qφ，其中q为电荷量，φ为电势。
表达式
电势能定义及表达式
电势差定义
电场中两点的电势之差，用U表示。
表达式
U=φ2-φ1，其中φ2和φ1分别为两点的电势。
电势差定义及表达式
01
电场中电势相等的各个点构成的面。
等势面定义
02
求出电荷在等势面上移动时电场力所做的功，即可得到电势能的变化量。
利用等势面求电势能变化量的方法
03
等势面与电场线垂直，且等势面上移动电荷时电场力不做功。
注意事项
等势面法求电势能变化量
03
注意事项
镜像电荷的位置和电量需根据实际问题确定，且镜像电荷与实际电荷的相互作用能需满足叠加原理。
01
镜像法原理
利用镜像电荷代替实际电荷，使问题简化。
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