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高中物理电磁场知识点总结

电场

电荷与电荷守恒定律

自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

电荷的多少叫做电荷量，简称电量，单位是库仑，简称库，符号是C。元电荷是指最小的电荷量，用e表示，$e=1.60×10^{-19}C$。所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。

电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律。

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。公式为$F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$，其中$k=9.0×10^9N\cdotm^2/C^2$，叫做静电力常量。

点电荷是一种理想化的物理模型，当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作点电荷。

电场强度

电场是电荷周围存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用是通过电场发生的。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。

放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，用E表示，定义式为$E=\frac{F}{q}$，单位是牛每库，符号是N/C。电场强度是矢量，规定正电荷在电场中某点所受静电力的方向为该点的电场强度方向。

点电荷电场的场强公式为$E=k\frac{Q}{r^2}$，其中Q是场源电荷的电荷量，r是该点到场源电荷的距离。

电场强度的叠加：如果场源是多个点电荷，电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。

电场线

为了形象地描述电场，在电场中画出一系列有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线叫做电场线。

电场线的特点：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；电场线在电场中不相交；电场线的疏密表示电场的强弱，电场线越密的地方，电场强度越大。

几种典型电场的电场线分布：正点电荷的电场线是以正点电荷为中心向四周辐射的直线；负点电荷的电场线是从四周指向负点电荷的直线；等量同种电荷的电场线，在两电荷连线的中点处电场强度为零；等量异种电荷的电场线，在两电荷连线的中垂线上，电场强度方向垂直于中垂线，且中点处电场强度最大。

电势能和电势

电势能：电荷在电场中具有的势能叫做电势能，用$E_p$表示。静电力做功与电势能变化的关系为$W_{AB}=E_{pA}-E_{pB}$，即静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。

电势：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到零电势点时静电力所做的功，用φ表示，定义式为$\varphi=\frac{E_p}{q}$，单位是伏特，简称伏，符号是V。电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分。沿电场线方向电势逐渐降低。

等势面：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。等势面的特点：等势面一定与电场线垂直；电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；任意两个等势面都不相交；等差等势面越密的地方，电场强度越大。

电势差

电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压，用$U_{AB}$表示，$U_{AB}=\varphi_A-\varphi_B$。

静电力做功与电势差的关系为$W_{AB}=qU_{AB}$，此公式适用于任何电场。

匀强电场中电势差与电场强度的关系

在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积，即$U=Ed$，其中d是沿场强方向的距离。变形可得$E=\frac{U}{d}$，此公式表明，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向单位距离上的电势差。

电容器与电容

电容器是储存电荷的装置，两个彼此绝缘又相距很近的导体组成一个电容器。

电容：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，用C表示，定义式为$C=\frac{Q}{U}$，单位是法拉，简称法，符号是F。常用的电容单位还有微法（μF）和皮法（pF），$1F=10^6μF=10^{12}pF$。

平行板电容器的电容$C=\frac{\epsilonS}{4\pikd}$，其中ε是电介质的相对介电常数，S是两极板的正对面积，d是两极板间的距离，k是静电力常量。

带电粒子在电场中的运动

加速：若不计粒子的重力，带电粒子在电场中只受静电力作用，根据动能定理$qU=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}m