1、电荷守恒定律

电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移的过程中，电荷的总量不变，这个结论叫做电荷守恒定律。

形状完全相同的两个小球

(1)若一个带电，一个不带电，两小球接触后再分开，则电荷量平分．

(2)若两小球分别带同种电荷q1、q2，两者接触后再分开，则每个小球带电为．

(3)若两小球分别带异种电荷q1、q2，两者接触后再分开，则每个小球带电为．

18、常用电容器

电容器从构造上看，分固定电容器和可变电容器。

(1)固定电容器

固定电容器的电容是固定不变的。

(2)可变电容器

可变电容器的电容是可以改变的。

(3)电容器的两个重要参数

①电容值

②击穿电压：加在电容器两极上的电压超过某一值(击穿电压)时，板间电介质被击穿，电容器将被损坏，这个极限电压称为击穿电压。

额定电压：指电容器长期工人作时所能承受的电压，额定电压应小于击穿电压，电容器工作时的电压不应超过额定值。

17、平行板电容器的电容

(1)平行板电容器：两块平行且相互绝缘的金属板构成的电容器，叫做平行板电容器。

平行板电容器是电容器中具有代表性的一种。可描述一对平行板的几何特性，强调一下：①两极间距d；②两极板的正对面积S。

⑵介绍静电计：静电计是在电容器的基础上制成的，用来测量电势差。把它的金属球接一导体，金属外壳接另一导体，从指针的偏角可测出两导体间的电势差，指针偏角越大，指针与外壳间电势差越大。

⑶跟平行板电容器的电容有关的因素

①与极板间的距离有关

d↑→C↓，d↓→C↑

②与极板的正对面积有关

S↑→C↑，S↓→C↓

③与极板间的介质有关

板间充满某种介质时，C会变为板间为真空时的若干倍。

⑷平行板电容器电容的决定公式

C＝　　 (决定式)

注意：①平行板电容器充电后保持两极板与电源相连，U、C、Q、E怎样随d、S变化

U不变，等于电源电压。

　　　　 C↓→Q↓

d↑→

　　　　 E(＝U/d)↓

　　　　 C↑→Q↑

S↑→

　　　　 E(＝U/d)不变

②平行板电容器充电后两极板与电源断开，U、C、Q、E怎样随d、S变化

Q不变

　　　　 C↓

　　　　 E＝＝＝，保持不变

　　　　 C↓

　　　　 E＝＝＝↑

16、电容

(1)电容器所带电荷量：电容器所带电荷量，是指每个极板所带电荷量的绝对值。

(2)电容

①定义：电容器所带电荷量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。

②公式

用C表示电容，则有

C＝＝　　　　　 (量度式)

上式表示，电容器的电容在数值上等于使两板间电势差为1 V时电容器所带电荷量。或等于使电容器两极板间电势差增加1V时所需的电荷量。需要的电荷量多，表示电容器的电容大。

③物理意义

电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，由电容器本身决定。

定义式C＝为量度式，C不能说与Q成正比，与U成反比，C与Q、U无关。不论电容器是否带电，带多少电，两极板间的电势差是多少等，电容器的电容都是个定值。Q＝CU，Q由C、U决定；U＝，U由Q、C决定。

④单位

在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F。如果一个电容器带1C的电量，两极板间的电势差是1V，这个电容器的电容就是1F。法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位：微法(μF)和皮法(pF)，它们与法拉的关系是：

1 F＝10⁶μF＝10¹²pF

15、电容器

(1)电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。

(2)电容器的充放电

①充电：电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种电荷的过程叫做充电。

在充电过程中，电路中有短暂的充电电流。

充电后，切断与电源的联系，两个极板上都保存有电荷，

两极板间有电场存在。充电过程中由电源获得的电能储

存在电场中，称为电场能。

充电：电源能量→电场能。

②放电：充了电的电容器的两极板用导线相连，使两极板上正、

负电荷中和的过程叫做放电。

在放电过程中，从灵敏电流计可以观察到有短暂的放电电流。

放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其它形式的能。

放电：电场能→其他形式能。

14、等势面的特点

(1)同一等势面上各点的电势相等，在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。电荷从一个等势面上的任一点移到另一个等势面上的任一点，电势能的变化量相同，电场力做的功相同。

(2)等势面一定和电场线垂直，且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

(3)在相邻等势面间电势差值相同的情况下，等势面密处场强大，等势面疏处场强小。

(4)不同电势的等势面在空间不能相交，同一电势的等势面一般也不相交。

例题：下列说法中正确的是(　　 )

A．某匀强电场若用相邻的两个等势面的电场差均相等的等势面来表示，则这些等势面一定是间隔相等的一系列平面

B．凡是场强不为零的匀强电场，一定能够用一些间隔相等、同一方向的平行电场线来描述

C．某非匀强电场，它的电场线图可能由间隔不等的同一方向的一些平行直线组成

D．如果在某电场中各点的电场线都是方向相同、相互平行的直线，那么这个电场一定是匀强电场　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 答：ABD

13、几种典型电场的等势面

　(1)点电荷电场中的等势面，是以电荷为球心的一簇球面；

下图是点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。

(2)等量异种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面；

下图是等量异种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。

(3)等量同种点电荷电场中的等势面，也是两簇对称曲面；

下图是等量同种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。

(4)匀强电场中的等势面，是垂直于电场线的一簇平面。

12、等势面

电场中电势相同的各点构成的面，叫等势面。

等势面不仅可形象描述电势，而且每相邻两等势面间距也可形象表示它们间的电势差。

11、电势能

(1)电势能

电荷在电场中具有的能，称之为电势能。

(2)电场力做功与电势能变化的关系

①电场力做正功时电势能减少

②电场力做负功时电势能增加

③电场力做功与电势能变化的关系

电势能的变化与电场力做的功的数值相等。电势能的增减可从物理意义上分析得出。

电场力做多少正功，电势能就减少多少。电场力做多少负功，电势能就增加多少。

W＝ε_A－ε_B＝－Δε

电势能的变化与电场力做的功的数值相等。电势能的增减可从物理意义上分析得出。

顺着电场线方向移动正电荷或逆着电场线方向移动负电荷时，电场力做正，电势能减少；逆着电场线移动正电荷或顺着电场线移动负电荷，电场力做负功，电势能增加。

(3)电势能的数值

电荷在电场中某点的电势能，在数值上等于把电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功。

例1：在如图所示的电场中，已知A、B两点间的电势差U_AB＝－10V。

(1)电荷q＝+4×10^－9 C由A点移动到B点，电场力所做的功是多少？电势能是增加还是减少？

(2)电荷q＝－2×10^－9 C由A点移动到B点，电场力所做的功是多少？电势能是增加还是减少：

解析：从图中电场线的方向知道，_A＜_B，U_AB＝_A－_B＜0，题中给出的U_AB为负值。

(1)电荷q＝+4×10^－9 C由A点移动到B点，电场力所做的功为

W_AB＝qU_AB＝4×10^－9×(－10)J＝－4×10^－8J。

正电荷由A点移动到B点，电场力的方向与位移的方向相反，电场力做负功，即克服电场力做功。这时其它形式的能转化为电势能，电势能增加。

(2)电荷q＝－2×10^－9 C由A点移动到B点，电场力所做的功为

W_AB＝qU_AB＝－2×10^－9×(－10)J＝2×10^－8J。

负电荷由A点移动到B点，电场力的方向与位移的方向相同，电场力做正功，这时电势能转化为其它形式的能，电势能减少。

总结：在应用公式W_AB＝qU_AB进行计算时，式中的各个量可以取绝对值，功的正负则根据电场力的方向和位移的方向来判断。这时，公式可写成

W＝qU。

不论电场如何分布，电场力是恒力还是变力，都可用W＝qU来计算电功。

例2：将电荷量为6×10^－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做了3×10^－5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10^－5J的功，求

①A、C间的电势差U_AC？

②电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？

解：①U_AC＝＝＝3V

②W_AC＝W_AB+W_BC＝－3×10^－5+1.2×10^－5＝－1.8×10^－5J

可见电势能增加了1.8×10^－5J。

⑷关于能量的转化和守恒定律在电场中的应用

①如果只有电场力对带电粒子做功

电场力对带电粒子所做的正功，等于其电势能减少量，也等于其动能的增加量；带电粒子反抗电场力所做的功(电场力对带电粒子做负功)，等于其电势能的增加量，也等于其动能的减少量．

总之，带电粒子在电场里运动的过程中，如果只有电场力对带电粒子做功，那么带电粒子的动能和电势能互相转化，而且动能和电势能的总和保持不变．

②如果电场和重力都对带电微粒做功，此外其他力不做功．那么，带电微粒的电势能和机械能互相转化，而且带电微粒的电势能和机械能的总和保持不变．

10、电势

(1)电势

电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移到参考点(零电势点)时电场力所做的功。

U_AB＝_A－_B

U_BA＝_B－_A

例题：在图中所示的电场中，取C点为零电势点，1C的正电荷分别由A、B、D三点移动到C点时，电场力所做的功分别是15J、5J、－3J，这三点的电势就分别是_A＝15V，_B＝5V，_D＝－3V。

有了电势的概念，即可用两点的电势的差值来表示两点间的电势差。

U_AB＝_A－_B

U_BA＝_B－_A

A、B两点间的电势差U_AB ＝ _A－_B ＝ 15V－5V＝10V，D、A两点间的电势差U_DA ＝ _D－_A ＝－3V－15V＝－18V。

(2)电势的数值是相对的

电场中某点的电势与零电势点的选取有关，

电场中某点的电势的数值是相对的。

(3)电势是标量

电势是标量，电势的正、负表示该点的电势比零电势高还是低。

(4)物理意义

电势是描述电场中一点的能的性质的物理量。

(5)沿电场线的方向，电势越来越低

电场中电势的高低可以根据电场线的方向来判断。

如何判断电势高低呢？

分析：只要两点间的电势差的情况了解了，电势高低即可清楚，故可取一电荷在电场中移动讨论电场力做功。

在电场中移动电荷时，有下面的四种典型情况：

沿着电场线移动正电荷，电场力做正功；逆着电场线移动正电荷，电场力做负功；沿着电场线移动负电荷，电场力做负功；逆着电场线移动负电荷，电场力做正功。

沿着电场线的方向将单位正电荷由A点移动B点，电场力做正功：

U_AB＝_A－_B＞0

_A＞_B

结论：沿电场线方向，电势逐渐降低。

沿电场线的方向，电势越来越低。