专题5 典型电场的电场线 等势面-2021年高考物理静电场微专题突破

静电场考点突破微专题5 典型电场的电场线和等势面 一 知能掌握 1.几种典型电场的电场线 (1)几种典型电场的电场线 （2）点电荷电场的特征： ①正点电荷电场线的特征是由中心场源正电荷向四周发散，如图1-1所示。负点电荷电场线的特征是四周向场源负电荷汇聚，如图1-2所示。 ②由点电荷的电场强度公式和电场线分布可知，离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等，方向不同。 ③由于点电荷电场的电场强度E与r的二次方成反比，我们以场源电荷所在处为坐标原点，建立直线坐标系，则电场强度E随坐标x变化关系的图象大致如图1-3和图1-4所示。 图1-1 图1-2 图1-3 图1-4 （3）两个等量异种点电荷电场的特征 ①两个等量异种点电荷的电场线的特征是：电场线大部分是曲线，起于正电荷，终止于负电荷；有三条电场线是直线．如图2-1所示． 图2-1 图2-2　　　　　　　　　图2-3 ②两个等量异种点电荷连线上的电场特征：连线的中点电场强度最小但是不等于零；连线上关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相同，都是由正电荷指向负电荷；由连线的一端到另一端，电场强度先减小再增大．以两电荷连线为x轴，关于x＝0对称分布的两个等量异种点电荷的E－x图象是关于E轴(纵轴)对称的U形图线，如图2-2所示． ③两个等量异种点电荷连线中垂线上的电场特征：连线的中垂线上，电场强度以中点处最大；中垂线上关于中点对称的任意两点处场强大小相等，方向相同，都是与中垂线垂直，由正电荷指向负电荷；由中点至无穷远处，电场强度逐渐减小．以两电荷连线中垂线为y轴，关于y＝0对称分布的两个等量异种点电荷在中垂线上的E－y图象是关于E轴(纵轴)对称的Λ形图线，如图2-3所示． ④等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同； （4）两个等量同种点电荷的电场特征： ①两个等量异种点电荷的电场线的特征是：电场线大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷远；只有两条电场线是直线．(如图3-1所示) 图3-1 图3-2 图3-3 ②两个等量同种点电荷的连线上的电场：在两电荷连线上的中点电场强度最小为零，此处无电场线．中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零；连线上关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是指向中点；由连线的一端到另一端，电场强度先减小到零再增大．若以两电荷连线中点作为坐标原点，沿两电荷连线作为x轴建立直角坐标系，则关于坐标原点对称分布的两个等量同种点电荷在连线方向上的E－x图象是关于坐标原点对称的图线，两个等量正点电荷的E－x图象如图3-2所示的曲线． ③两个等量同种点电荷连线的中垂线上的电场特征：在两等量同种电荷的连线中垂线上，以中点最小为零；中垂线上关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂线指向无穷远处；在中垂线上由中点至无穷远处，电场强度先从零开始增大再减小至零，其间必有一个位置场强最大．若把中垂线作为y轴，沿中垂线方向的E－y图象大致如图3-3所示的曲线． ④等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反. (5)两不等量点电荷在电荷连线的电场 ③若q1≠q2为同性电荷时，电场为零点在q1、q2之间，到q2的距离x满足：，在此处放一电荷q，且同时满足：时三带电体均可处于静止状态。 ④若q1≠q2为异性电荷时，电场为零点在连线上小电荷外侧，若q1<q2，到q1的距离x满足： 在此处放一电荷q，且同时满足：时三带电体均可处于静止状态。 (6)等量同种和异种点电荷的电场线的比较 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线 分布图 连线中点O 处的场强 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小 (从左到右)　　　 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大 沿中垂线由O点向外 场强大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对 称的A与A′、 B与B′的场强 等大同向 等大反向 2.几种常见的典型电场的等势面比较 电场 等势面(实线)图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷 的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种 点电荷的 电场 在连线的中垂线上，电势为零 等量同种 正点电荷 的电场 在连线上，中点电势最低，而在连线的中垂线上，中点电势最高 形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面 （1）点电荷电场的电势特征 ①对于正点电荷电场，离场源电荷越远，电势越低；与场源电