高中物理人教版知识整理与课后问题讲评：《选修3-1》：1-1电荷及其守恒定律
知识整理：01
使物体带电的方法有三种：摩擦起电、感应起电、接触带电：
1．用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷是正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷，摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，是物体电子的得失；
3．完全相同的带电金属小球相接触，电量的分配规律：同种电荷总电量平均分配；异种电荷先中和后平均分配．
4．带电体有吸引轻小物体的性质
5．使物体带电的方法有三种：摩擦起电、感应起电、接触带电
02
电荷：
1.两种电荷:自然界中只存在正、负两种电荷
2.电量q：电荷的多少叫电量。单位：库仑c
3.研究表明，物体所带电荷的多少只能是电子所带电量的整数倍．因此一个质子或电子带电量的多少叫做元电荷，用符号e表示．最早测量该电荷数值的是美国物理学家密立根，在国际单位制中电量的单位是C，有时也用元电荷e作电量单位，1e=1.6x10-19C．
4.两种电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
03
电荷守恒定律：
电荷既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一个部分转移到另一个部分，在转移过程中，电荷的总量守恒，这个结论叫做电荷守恒定律，它和能量守恒定律、动量守恒定律一样，是自然界的一条基本规律．
04
比荷：粒子的带电量q与质量m的比值
05
验电器：
验电器工作的时候分为两种情况，一是带电体与验电器的金属球直接接触，使验电器接触带电，而验电器的两个金属箔由于带上了同种电荷相互排斥而分开，同时可以根据张角的大小简单判断带电体所带电荷的多少。
P4:问题与练习：
讲解视频：
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高二物理选修3-1第一章知识点
第一章 静电场 公式集1、最小的电荷量 叫“元电荷” e=1.6*10-19C 一个电子所带的电荷量为1e
2、库仑定律 F = kQq /r2 k：静电力常量 Q：源电荷 q：试探电荷
3、电场强度（矢量）
E = F /q = kQ /r2 E的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同
4、电场线
1）、电场线上每点的切线方向 表示该点场强的方向。
2）、电场线不相交。
3）、电场线的疏密 或等势面的间距小和大 都表示场强的弱和强。
4）、匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。
5）、电场线指向电势降低的方向，即由电势高的等势面指向电势低的等势面。
5、静电力做的功 等于电势能的减少量
WAB = EPA - EPB = q E dAB = q UAB dAB：AB两点沿电场方向的距离
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
6、电势（标量）
φ= EP /q 电荷在电场中某一点的电势能 与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
电势的大小与场强的大小没有必然的联系。
7、等势面
1）、等势面一定与电场线垂直，即与场强方向垂直。
2）、同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。
3）、等势面不相交。
4）、同一等势面，场强不一定相同。
8、电压（电势差） UAB = φA - φB
9、等势体 表面为同一等势面，所有内部场强处处为0，所有内部没有电荷。
拓展：内外表面为两个不同的等势面，环内场强为0，而中间有场强。
10、电势差与场强的关系
UAB = E d⊥ E：匀强电场 d⊥：AB两点沿场强方向的距离
即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。
E = UAB /d⊥ 即电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势。
11、电容
C = Q /U Q：单一极板 带电量的绝对值
电容在数值上等于使两极板间的电势差为（每）1V时，电容器需要带的电荷量
C =εr S /（4πk d ） εr：电介质的相对介电常数 k：静电力常量
12、U = 4πk d Q/（εr S） E = 4πk Q/（εr S）
13、带电粒子的加速
动能定理 mV2 /2 = q UAB（静电力做功）
14、带电粒子的偏转
加速度 a = F /m = qE /m = qU /（md） 偏移距离 y = a t2 /2
运动时间 t = l /V0
偏转角 tanθ= V⊥ / V0 V⊥= a t
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物理选修3-1 知识总结第一章 第1节 电荷及其守恒定律
一、电荷守恒定律
表述1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，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,在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
表述2、在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。
二、电荷量
1、电荷量：电荷的多少。
2、元电荷：电子所带电荷的绝对值1.6×10－19C
3、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。
第一章 第2节 库仑定律
一、电荷间的相互作用
1、点电荷：带电体的大小比带电体之间的距离小得多。
2、影响电荷间相互作用的因素
二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
注意（1）适用条件为真空中静止点电荷
（2）计算时各量带入绝对值，力的方向利用电性来判断
第一章 第3节 电场 电场强度
一、电场
电荷（带电体）周围存在着的一种物质，其基本性质就是对置于其中的电荷有力的作用。
二、电场强度
1、检验电荷与场源电荷
2、电场强度
检验电荷在电场中某点所受的电场力F与检验电荷的电荷q的比值。
国际单位：N/C
电场强度是矢量。规定：正电荷在电场中某一点受到的电场力方向就是那一点的电场强度的方向。
三、点电荷的场强公式
四、电场的叠加
五、电场线
1、电场线：为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线，曲线的疏密程度表示场强的大小，曲线上某点的切线方向表示场强的方向。
2、几种典型电场的电场线
3、电场线的特点
（1）假想的
（2）起----正电荷；无穷远处 止----负电荷；无穷远处
（3）不闭合 （4）不相交
（5）疏密----强弱 切线方向---场强方向
第一章 第4节 电势能 电势
一、电势能
1、电势能：电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能.
注意：系统性、相对性
2、电势能的变化与电场力做功的关系
3、电势能大小的确定
电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功
二、电势
1.电势：置于电场中某点的检验电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势
单位：伏特（V） 标量
2.电势的相对性
3.顺着电场线的方向，电势越来越低。
三、等势面
1、等势面：电场中电势相等的各点构成的面。
2、等势面的特点
a:在同一等势面的两点间移动电荷，电场力不做功。
b:电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。
c:电场线总是与等势面垂直。
第一章 第5节 电势差 电场力的功
一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值
二、电场力的功
电场力做功的特点：电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关.
第一章 第6节 匀强电场中场强与电势差的关系
一、场强与电势的关系？ 结论：电势与场强没有直接关系！
二、匀强电场中场强与电势差的关系
匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场方向距离的乘积
在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势.
推论：在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线上间距相同的两点间的电势差相等。
第一章 第7节 静电现象的应用
一、静电平衡
1、静电感应：导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现净剩电荷的现象叫静电感应
2、静电平衡：导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态
3、处于静电平衡状态导体的特点
（1）导体内部的场强处处为零
（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面
（3）导体外部电场线与导体表面垂直，表面场强不一定为零
二、静电屏蔽 三、尖端放电和避雷针
四、导体上电荷的分布
1、处于静电平衡状态的带电导体，电荷分布在导体的外表面
2、处于静电平衡状态的带电导体，越尖锐的位置，电荷的面密度越大
第一章 第8节 电容器、电容
一、电容器
1、电容器：任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器，贮藏电量和能量。两个导体称为电容器的两极。
2、电容器的充电、放电.
二、电容
1、电容：C=Q/U，式中Q指每一个极板带电量的绝对值 单位：法拉（F）
常用单位有微法（μF），皮法（pF）
2、平行板电容器的电容：
第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动
研究带电粒子在电场中的运动要注意以下三点：
1.带电粒子受力特点
2.结合带电粒子的受力和初速度分析其运动性质
3.注意选取合适的方法解决带电粒子的运动问题
一、带电粒子在电场中的加速
例1、在真空中有一对带电平行金属板，板间电势差为U，若一个质量为m，带正电电荷量为q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。
二、带电粒子在电场中的偏转
例2、如图所示，一个质量为m，电荷量为 q的粒子，从两平行板左侧中点以初速度v0沿垂直场强方向射入，两平行板的间距为d，两板间的电势差为U，金属板长度为L，（1）若带电粒子能从两极板间射出，求粒子射出电场时的侧移量。（2）若带电粒子能从两极板间射出，求粒子射出电场时的偏转角度。
第二章 第一节 电流和电源
一、电流
1、电流：电荷的定向移动形成电流。
2、产生电流的条件
(1)导体中存在着能够自由移动的电荷
金属导体——自由电子 电解液——正、负离子
（2）导体两端存在着电势差
二、恒定电场和恒定电流
1、恒定电场：由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场
2、恒定电流: 大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
三.电流（强度）
1、电流：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流，即：
单位：安培(A) 常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
2、电流是标量，但有方向规定正电荷定向移动方向为电流方向
注意:
1.在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反；
2.在电解液中，电流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子走向移动方向相反,导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量q表示通过截面的正、负离子电量绝对值之和。
四、金属导体中电流的微观表达式
已知n为导体单位体积内的自由电荷的个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率 ，求通过导体的电流.
第二章 第二节 电流和电源
第二章 第三节 电功 电功率 焦耳定律
一、电功电功率
1.导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力所做的功称为电功。适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路.
2.电功率是描述电流做功快慢的物理量。
额定功率：是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率。
实际功率：是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：电流流过导体时，导体上产生的热量Q=I 2Rt
此式也适用于任何电路，包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电热的过程，是电流做功，把电能转化为内能的过程
2、电功和电热的关系
a.在纯电阻电路中，电流做功，电能完全转化为电路的内能.因而电功等于电热，有：
b.在非纯电阻电路中，电流做功，电能除了一部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能.因而电功大于电热，电功率大于电路的热功率。.即有：W=UIt=E机、化 I2Rt或UI=I2R P其他(P其他指除热功率之外的其他形式能的功率)
第二章 第四节 串联电路和并联电路
一、串联电路
1.串联电路的基本特点：
2.串联电路的性质：
等效电阻： 电压分配： 功率分配：
二、并联电路
1.并联电路的基本特点：
2.并联电路的性质：
等效电阻： 电流分配： 功率分配：
第二章 第五节 串并联电路的应用
一、限流与分压
1、限流电路 2、分压电路
3、限流电路和分压电路的比较
名称/电路图 （限流电路）
（分压电路）
电流调节范围
电压调节范围
效果比较
当R>>R0调节效果相当差，一般适用于R与R0相差不多时
缺点 调节范围小，在R>>R0时，调节效果差 电路结构较复杂，在用电器正常工作时，电路消耗的功率较大，在R<<R0时，调节效果差
优点 电路结构简单，在R>R0时，调节效果相当好
二、电表的改装
1、电流计
a.作用：测量微小电流和电压
b. 三个主要参数
① 内阻:电流计内阻Rg ② 量程：满偏电流 Ig ③ 满偏电压Ug
c.电路图符号：
2、将电流计改装成电流表 3、将电流计改装成电压表
第二章 第六节 闭合电路的欧姆定律
一、电源
1、电源是一种把其他形式能转化为电能的一种装置，能使其两极间有电势差.
2、电源的电动势E
a.定义式：E=W非/q
b.电动势是反映电源把其他形式能转化为电能的本领的物理量，只由电源本身结构特性决定，与电路无关
c.数值上等于电源未接入电路(即断路)时两极间电压，E=U断，单位：伏.
二、电路
1.内电路：电源两极(不含两极)以内，电流从电源内部通过时形成的通路，该通路上也有电阻被称为内电阻r
2.外电路：接在电源两极(包括两极)之间的所有元件线路总体，这部分的总电阻称为外电阻R这部分两端即电源两极间的电压称为外电压也叫路端电压.
三.闭合电路欧姆定律
1、电路中电动势与电压的关系 Ε =U内 U外 （普适）
2.闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比.
I＝E/(R r) 或Ε =IR Ir
3.适用条件：纯电阻电路