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1、物理知识建构表物理知识建构表 真空静电场知识建构 真空静电场物理概念或物理量 物理概念或物理量名称 电荷 电荷量 净电荷 真空介电常数/真空电容率 静电常数 k q q 符号 q q q 过程量/状态量 状态量 状态量 状态量 状态量 状态量 定义 带正负电的基本粒子，称为电荷。 刻画什么 刻画了物体的带电性质。 相关的物理量 与相关物理量的关系 库仑力 库仑力 库仑力 用于度量电荷多少的物理量。 刻画电荷多少的物理量。 金属导体中的自由电子。 点电荷是体积足够小可以忽略不计的电荷。 试验电荷是体积足够小，所带电荷量远小于场源电荷，自身产生电场对场源电荷产生的电场影响可以忽略的电荷。 刻画了导
2、体的导电能力。 刻画了真空作为电介质传导电场的能力。 静电常数k是在计算电场力大小时一个已被测定的额定常数. 点电荷 试验电荷 状态量 状态量 是刻画电荷性质的理想模型。 用于探测电场某一点性质的理想模型。 场强、电场力 场源电荷 元电荷 Q e 状态量 状态量 产生电场的电荷称为场源电荷。 在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷。 用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷。 每单位长度的电荷密度 刻画了带电粒子所带的最小电荷。 假设电荷分布于一条曲线或一根直棒子，则其线电荷密度是每单位长度的电荷密度 假设电荷分布于一个平面或一个物体的表面，则其面电荷密度是每单位
3、面积的电荷密度 假设电荷分布于一个三维空间的某区域或物体内部，则其体电荷密度是每单位体积的电荷密度 电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是客观存在的，电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性 曲线上每一点的切线方向和该点电场强度的方向一致；曲线密集的地方场强强，稀疏的场强 正电荷 电荷线密度 +q 状态量 状态量 电偶极矩 电荷量，长度 电荷面密度 状态量 分布在物体表面时，单位面积上的电量称为面电荷密度 电荷量，面积 电荷体密度 状态量 电荷分布在物体内部时，单位体积内的电量称为体电荷密 电荷量，体积 电场 电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质 场强，电势
4、 电场线 状态量 电场线是为了直观形象地描述电场分布，在电场中引入的一些假想的曲线 电场 地方场强弱。 库仑力 状态量 静止带电体之间的相互作用力 两个静止带电体之间的库仑电荷量，静电力就是构成它们的那些点电力常量，距离 荷之间相互作用力的矢量和。静电力是以电场为媒介传递的，即带电体在其周围产生电场，电场对置于其中的另一带电体施以作用力。 电场力是当电荷置于电场中所受到的作用力 观察者与电荷相对静止时所观察到的电场 变化的磁场在周围空间激发的电场 存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场 大小相等，方向相同的电场 两个等量异号点电荷组成的系统 电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩
5、 电荷q 在电场中从A点移动到B点，电场力所做的功 与电电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力 静止的电荷对其周围电荷的作用 磁场产生的电场 电场对电荷发生作用力的能力 两个等量异号点电荷周围的电场 电偶极子在单位外电场下受到的力矩 单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差 场强，电荷量 r=cmv/eh h 是磁场强度，c是光速 电偶极矩就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故简称电矩。 电场力 状态量 静电场 感应电场 电场强度/场强 匀强电场 电偶极子 状态量 状态量 状态量 半径r 电荷q 电势 电偶极矩 电偶极矩 电势差/电压 状态量 状态量 距
6、离 功 荷量q 的比值 高斯面 真空中的任何静电场中中的任一闭合曲面的电通量， 它给出了静电场中，穿过任一闭合曲线S的电通量与该闭合曲面内包围的电量之间在数值上的关系 将面积定义为矢量来讨论电场强度通量 描述了某一物质通过某一平面或其它的多少 描述了穿过一个曲面的电场线的数目 有向曲面 闭合曲面 通量 电场强度通量 状态量 状态量 取定了法线方向的平面称为有向平面 闭合的空间曲面 通过量之意 把电场中通过某一有向曲面的电场线的条数叫做该曲面上的电场强度通量 S en 电场线 环流 将电场用一种假象的几何曲线来表示，这就是电场线 流动系统中，设法让全部或部分流体沿一定方向、一定路径循环流动，称为
7、环流。 矢量场F场中的一条闭合路径C的曲线积分 电场线是电场中人为地做出的有向曲线 电场强度的环流 过程量 静电场电场强度环路积分为零，可以说明带电物体在电场中运动途径回到原点后，整个过程中电场力做功为零 刻画了静电力的势能 电势能 状态量 静电力是保守力，与之相对应的势能叫做电视能 电势 等势线 状态量 电势能和其电荷量的比值叫做电势 在电场中电势相等的点所组成的曲线 在电场中电势相等的点所组成的体面 在电场中电势相等的点所组成的曲面 电势在空间的变化率 电势从功和能的角度描写电场 刻画了电场中电场强度的分布 刻画了电场中电场强度的分布 它刻画了电场强度的分布 电场线，等势电场线与等势线正交
8、， 线上Va，Vb，Wa. Wb 电场线，等势电场线与等势体正交， 体上Va，Vb，Wa. Wb 电场线，等势电场线与等势面正交， 面上Va，Vb，Wa. Wb 电势在x轴的分布 ,在y轴的分布 等势体 等势面 电势梯度 gradV 状态量 刻画了电势场在空间的变化率 ，在z轴的分布 电势的方向导数 球对称电场 E 过程量 电势沿 方向单位长度上的变化 电荷分布呈球对称的电场 刻画了 方向的空间变化率 电势 电场强度、 =- ， ， 面对称电场 轴对称电场 E E 电荷分布呈面 对称的电场 面密度 真空电容率 线密度 E=电荷分布呈轴对称的电 场 真空静电场基本规律知识建构 关联物理量 关联物
9、理量之间的数学表达式 电荷量 内涵与外延 定律/定理/原理的名称 电荷守恒定律 中文表述 电荷既不能被创造，也不能被消灭，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，电荷的总量保持不变，当一个系统与外界没有电荷交换时，系统电荷的代数和总是保持不变的 常用于求解哪些物理问题 电荷量 适用条件 一个孤立系统 对于一个孤立系统，不论发生什么变化 ，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。 库伦定律
10、在真空中，两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比；作用力的方向沿着两点电荷的连续并且同号电荷相斥，异号电荷相互吸引 通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的所有电荷量的代数和与电常数之比 电荷量，作用力，距离 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。库伦力满足牛顿第三定律。库伦力是一种长程力。 电荷量，作用力，距离 真空中 静止 点电荷 高斯定理 电通量，闭合曲面，电荷量 任何一条进入一个闭合曲面的磁力线必定会从曲面内部出来，否则这条磁力线就不会闭合起来了。如果对于一个闭合曲面，定义向外为正法线的指向，则进入曲面的磁通量
11、为负，出来的磁通量为正，那么就可以得到通过一个闭合曲面的总磁通量为0。给出了任意闭合E通量与闭合曲线内部所包围的电荷的关系。 利用电场的叠加原理,理论上可计算任意带电体在任意点的场强。场强的可叠加性，不仅对点电通量，电荷量 闭合曲面 场强叠加原理 点电荷系统中任意一点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和 场强，点电 荷，矢量和 场强，点电荷，场强矢量和 点电荷系统 电荷系成立，对任意带点系统所产生的电场也是正确的 电势叠加原理 任意一个电荷体系的电场中任意一点的电势等于带电体系各部分电荷单独存在时在该点产生的电势的代数和 在静电场中，场强沿任意路径的线积分 电场，点电荷，电势
12、 E=E1+E2+En= 任意一个静电场都可以看成是多个或无限多个点电荷电场的叠加 电势 总电势 静电场环路定理 在静电场中沿任意闭合路径，电场强度的环流都恒为零 表述静电场的环流性 用于描写各种矢量场的特点 真空静电场-常见电场的场强和电势 电场名称 点电荷电场 匀强电场 均匀带电直线段的电场 均匀带电无限长直线外电场 场强公式 E= 电场分布特点 球对称 均匀 电势公式 V= V= 公式适用范围 全空间 该电场内 该电场内 无限长直线外 公式来源和计算方法 实验测得，比值定义 叠加原理，矢量和 叠加原理积分 叠加原理积分/高斯定理 E= 沿轴线对称 沿中线柱对称 V= 均匀带电无限长面外电场 电偶极子中垂线上的电场 均匀带电球体外的电场 均匀带电球体内的电场 均匀带电球壳外的电场 相当于匀强电场 0 平面外有限距离内 叠加原理积分/高斯定理 根据电势分布的特点 叠加原理积分/高斯定理 叠加原理积分/高斯定理 库伦定理，场强定义式 点偶极子中垂线上 类似于点电荷分布 电场强度与人r成正比 球对称 电偶极子的中垂线 带电导体球外 带电导体球内 均匀带电球壳外，rR 为与 无关量 ；叠加原理积分 均匀带电球壳内的电场 均匀带电球壳内的电场均匀带电球壳内，rR 均匀带电柱体内，rR 圆环中轴线 叠加原理积分 叠加原理积分 叠加原理积分 关于圆环几何中心对称
