电场思维导图

## 电场思维导图

### 中心主题：电场

#### 一、电场的产生与描述

*   **A. 电荷**
    *   A.1 两种电荷：正电荷、负电荷
    *   A.2 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，电荷的总量保持不变。
    *   A.3 元电荷：e = 1.60×10^-19 C
    *   A.4 电荷量：电荷的多少，单位库仑(C)
*   **B. 电场**
    *   B.1 电场定义：电荷或变化磁场周围空间中存在的一种特殊物质形态，对放入其中的电荷有力的作用。
    *   B.2 电场的来源：电荷，变化的磁场。
    *   B.3 电场的性质：对放入其中的电荷有力的作用（电场力）。
    *   B.4 电场是一种力场。
*   **C. 电场强度 (E)**
    *   C.1 定义：放入电场中某点的检验电荷所受的电场力与该电荷的电荷量的比值。
    *   C.2 公式：E = F/q  （定义式）
    *   C.3 单位：N/C 或 V/m
    *   C.4 矢量性：既有大小又有方向，方向与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反。
    *   C.5 点电荷电场强度公式：E = kQ/r^2 (适用点电荷)
        *   k：静电力常量
        *   Q：源电荷电荷量
        *   r：场点到源电荷的距离
    *   C.6 电场强度的叠加：遵循矢量合成法则
        *   平行四边形法则
        *   正交分解法
*   **D. 电场线**
    *   D.1 定义：为了形象地描述电场的强弱和方向而引入的假想曲线。
    *   D.2 起止：从正电荷（或无穷远）出发，终止于负电荷（或无穷远）。
    *   D.3 疏密：电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小。
    *   D.4 切线方向：某点的电场线切线方向表示该点的电场强度方向。
    *   D.5 不相交：电场线不相交、不闭合。
    *   D.6 特殊电场的电场线：
        *   点电荷：向外发散（正电荷），向内汇聚（负电荷）
        *   匀强电场：平行且疏密均匀的直线
        *   等量同种电荷：电场线分布复杂，中间存在电场强度为零的点。
        *   等量异种电荷：电场线从正电荷出发到负电荷终止。
*   **E. 电势 (φ)**
    *   E.1 定义：电场中某点的电势能与检验电荷的电荷量的比值。
    *   E.2 公式：φ = Ep/q
    *   E.3 单位：伏特 (V)
    *   E.4 标量性：只有大小，没有方向。
    *   E.5 电势的相对性：电势的零点是人为选定的，电势是相对的，没有绝对意义。
*   **F. 电势差 (U)**
    *   F.1 定义：电场中两点之间的电势之差。
    *   F.2 公式：UAB = φA - φB
    *   F.3 单位：伏特 (V)
    *   F.4 电势差与电场强度的关系：U = Ed （匀强电场中，d为沿电场方向的距离）

#### 二、电场力与电势能

*   **A. 电场力 (F)**
    *   A.1 公式：F = qE
    *   A.2 电场力的方向：正电荷受力方向与电场强度方向相同，负电荷受力方向与电场强度方向相反。
    *   A.3 电场力做功：
        *   正功：电势能减小
        *   负功：电势能增加
        *   W = qU (普遍适用)
*   **B. 电势能 (Ep)**
    *   B.1 定义：电荷在电场中具有的势能。
    *   B.2 公式：Ep = qφ
    *   B.3 电势能的相对性：与零势能点的选取有关，电势能是相对的，没有绝对意义。
    *   B.4 电势能的变化：
        *   ΔEp = -W (电场力做的功等于电势能的减少量)
*   **C. 等势面**
    *   C.1 定义：电场中电势相等的点构成的面。
    *   C.2 特点：
        *   等势面与电场线垂直。
        *   在等势面上移动电荷，电场力不做功。
        *   电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
        *   等差等势面，电场强度大的地方，等势面密；电场强度小的地方，等势面疏。

#### 三、电容器

*   **A. 定义**
    *   A.1 定义：能够储存电荷的元件。
*   **B. 构造**
    *   B.1 一般构造：两个彼此绝缘又相互靠近的导体。
*   **C. 电容 (C)**
    *   C.1 定义：电容器储存电荷的能力。
    *   C.2 公式：C = Q/U
    *   C.3 单位：法拉 (F)
    *   C.4 电容的决定因素：由电容器本身的构造决定，与电压和电荷量无关。
    *   C.5 平行板电容器的电容：C = εS/4πkd
        *   ε：介电常量
        *   S：正对面积
        *   d：板间距离
*   **D. 电容器的充放电**
    *   D.1 充电：电容器两极板分别带上等量异种电荷。
    *   D.2 放电：电容器两极板上的电荷通过导线中和。
*   **E. 电容器的应用**
    *   E.1 储能：储存电能。
    *   E.2 滤波：消除电路中的杂波。
    *   E.3 调谐：改变电路的频率特性。

#### 四、静电屏蔽

*   **A. 定义**
    *   A.1 定义：用金属壳体将某个区域与外部电场隔离，使该区域内部不受外部电场的影响的现象。
*   **B. 原理**
    *   B.1 静电平衡：导体内部没有电场，导体表面电场强度方向垂直于导体表面。
    *   B.2 屏蔽罩：金属壳体中的自由电子在外部电场的作用下重新分布，在壳体内部产生一个与外部电场方向相反的电场，抵消外部电场的影响。
*   **C. 应用**
    *   C.1 静电屏蔽：保护电子设备，防止电磁干扰。
    *   C.2 避雷针：将雷电引入地下，保护建筑物。

#### 五、电场的应用

*   **A. 静电除尘**
    *   A.1 原理：利用电晕放电使尘埃带电，在电场力的作用下吸附到电极上。
*   **B. 静电喷涂**
    *   B.1 原理：使涂料带电，在电场力的作用下均匀地吸附到工件上。
*   **C. 示波器**
    *   C.1 原理：利用电场控制电子束的偏转。
*   **D. 加速器**
    *   D.1 原理：利用电场对带电粒子进行加速。